《10能量最低原理》设计

《10能量最低原理》教学设计 能量最低原理是一个普遍规律。本堂课希望通过实验、举例的方式，让学生在实践、生活中体验；引导学生分析思考，收获一些结论。从而让学生感受理科学习的逻辑，在实践中有所发现，并以发现为实践服务。同时也希望在教学中让学生体会“能量越低越稳定”的原理渗透在社会的各个角落，为学生树立“大趋势”的理念。教学流程化学反应的“大势”是什么？能量最低原理的表现化学反应遵循能量最低原理观点3：绝大多数的化合反应都是放热的。实验一：生石灰与水作用实验三：锌、镁与盐酸反应观点3：绝大多数的化合反应都是放热的。观点2：放热越多，反应越容易。观点2：放热越多，反应越容易。观点1：自发进行的反应一般都是放热的。实验二：锌与碘的反应实验二：锌与碘的反应预测反应，指导实践。教案设计[引入]《三国演义》开篇第一句：话说“天下大势，分久必合，合久必分。”[板书]势——趋势[引入]我们学习化学，研究化学反应，有没有“大势”呢？如果有，那么“大势”又是什么？仅靠化学一家，要解决这个问题，还力有不逮。联合数、理，甚至人文各学科之力，共同研究发现了两条规律：[板书]⑴能量释放（下降）⑵混乱度（自由度）增加前者从字面上容易理解，而“混乱度增加”是什么意思呢？举个例子，撒一把棋子在棋盘上，必然是横七竖八，不可能是整整齐齐地排列。因为倾向于自由程度增加。古往今来，历史的车轮也正是遵循这样的轨迹前进。多少人奋起、爆发，这也就是一种能量释放的形式；而他们所追寻的，就是“Freedom”，自由，所以美国人民告诉世界：自由女神引导我们前进。能量和混乱度两个因素共同作用。多数情况下，能量又在其中起到关键作用。[承接]接下来，我们大家就一起来体验一个普遍规律：能量最低原理。我们总是希望对我们有利的事情不断自动发生。比如：地底下不断涌出石油，水自动分解为氢气和氧气，甚至曾经有人梦想创造永动机，更有一些人成天幻想着不劳而获。这些可能实现吗？（不可能）生活的经验告诉我们：“水往低处流。”为什么？（受重力作用）站在能量的角度，这是势能由高向低转变的过程，而能量越低越稳定，这是一个趋向稳定的过程。因而才留下了诗人的一首千古绝唱：“飞流直下三千尺，疑是银河落九天。”这也就是对能量最低原理的真实写照。之前，大家刚刚军训过，也一定有所体会。站累了，大家最想做的是什么？（坐下）要是条件允许的话，就更想……（躺下），这样就更舒服了。这其实就是能量最低原理在起作用。而化学反应同样遵循能量最低原理。[学生实验一]生石灰与水作用[ppt]用镊子夹一块生石灰投入试管内，往其中滴加几滴水。用手触摸试管外壁，感受温度变化。[提问]大家触摸管壁，有什么感觉？（烫的，说明反应放热）[板书]CaO+H2O→Ca(OH)2+Q（①）因而对这一反应我们有一个形象的描述：“生石灰加水变成了熟石灰。”对这种放热现象，劳动人民在实践中早已发现并加以利用，当年“虎门销烟”就是使用这一方法来销毁鸦片的。[提问]CaO遇到水就自然而然地发生反应了，那么大家还能不能说出一些在初中学过的，自动发生的反应呢？[学生举例，板书记录]如：白磷自燃（②），铁生锈（③）这几个反应吸热还是放热？（放热）所以，我们可以得到一个结论：[板书]1、自发进行的反应一般是放热的。也可以这么说，放热反应往往容易自发进行。[提问]那么为何自发进行的反应一般放热？热，又从何而来？大家能说说看吗？[引导，讨论]热，伴随反应而释放，必然和化学反应中的物质有着千丝万缕的联系，那么这些物质中暗藏什么玄机呢？……以人为例，我们学习、工作，跑跳运动，消耗体能。（人体内贮存着能量）。而每个个体之间还存在差异，可能有人跑3000米轻松拿下，也有人跑完1000米就趴下了，体能有差异。而物质也是大致如此。+QA+B+QA+BC+D物质贮藏的能量高低反应物与生成物之间存在能量差异（化学能）。A+B（能量高）生成C+D（能量低），多余的能量怎么办呢？多数情况就以热量的形式释放出来。能量由高到低，趋于稳定，符合能量最低原理，反应自然容易自发进行。[学生实验二]Zn与I2反应

熔点沸点Zn420℃907℃I2114℃184℃[ppt]用药匙的小匙一端各取2匙Zn粉与I2单质，加入圆底烧瓶内，振摇，混合均匀。带塞胶头滴管吸水后，塞住瓶口。往瓶内滴一滴水，观察变化，然后触摸烧瓶底部。[提问]大家观察到什么样的现象？（紫色的烟升腾；摸上去感到烫）从数据上看，紫色蒸气最有可能是……（碘蒸气），这一变化需要热量。而摸上去也感到热。这些都说明反应是（放热的）。[板书]Zn+I2→ZnI2+Q（④）常温下两者混合不反应，加一滴水后情况就大不相同，说明需要一定的条件引发。[提问]类似这样的需要引发的反应，大家还能举一些例子吗？[学生举例，板书记录]如：氢气点燃（⑤），炭的燃烧（⑥）等像书本、纸张、树木，常温下不自燃，否则我们的世界现在就陷入一片火海。而一旦点着，就燃烧到底，并放出大量热。所以毛主席这样说：“星星之火，可以燎原。”那么我们可以对刚才的结论作出补充：放热反应往往易自发进行，或一旦被引发可持续自发进行。[学生实验三]Zn、Mg与HCl反应[ppt]在两只试管中分别投入一粒锌粒和一根镁条，加入相同体积（2滴管）、相同浓度的盐酸，对比反应剧烈程度和温度变化情况[提问]两者对比，有何差异？（Mg比Zn反应剧烈；试管摸上去前者更烫手，说明放热更多。）这其中有什么样联系吗？[板书]2、放热越多，反应越容易（剧烈）[提问]这是为什么？大家能从能量理论上解释吗？[引导]放热越多，意味着能量相对下降越多，能量越低越稳定，仍然是符合能量最低原理的。而这种情况与大家学过的什么规则是吻合的？（金属活动顺序）。金属活动顺序从何而来，站在能量的角度来说，就是符合能量最低原理，也就是建立在实验基础之上，符合客观科学原理的。接着我们再来看看反应①~⑥。[提问]它们除了都是放热反应以外，还有其它共同点吗？（都是化合反应）所以，我们是不是可以这样说：化合反应是放热的。而大量的实验事实也证明了这一点。[板书]3、绝大多数的化合反应都是放热的。以上我们发现提出的3个观点体现了化学反应中的能量最低原理，反映了化学反应的趋势，可以预测反应，指导实践。我们常说“上山容易下山难”。一个反应放热，易自发；倒过来逆向进行，则吸热且较难发生。⑴CaCO3→CaO+CO2，高温煅烧，吸热。其逆向反应就容易发生，结合反应①，这就是实验室生石灰要密闭保存的原因了。⑵SO3遇水立即生成H2SO4，所以硫酸是稳定的酸，难分解。⑶如果我们现在要挑选耐高温耐火材料，这样的材料应当满足怎样的条件？（熔点高，受热不易分解）。由此我们可以推出，合成这样材料的反应在热效应上应满足…