高中化学-化学键与化学反应中的能量变化教学设计学情分析教材分析课后反思

化学键与化学反应中的能量变化①三维目标：1、知识与技能：①初步了解化学反应过程中能量变化的关系；②初步了解吸收和释放能量的反应；③掌握化学反应中能量变化的实质。2、过程与方法：①运用多媒体播放“神舟七号”飞船升空的视频和部分物质在氧气中燃烧的图片，让学生通过观察法来体会化学反应中的能量变化，培养其观察思考能力；②运用数据进行理论计算，使学生了解化学反应中的能量变化，培养其处理数据的能力；③通过演示实验，使学生感知化学反应中的能量变化，培养其理论与实践相结合的哲学观点。3、情感、态度与价值观：①通过学习化学反应中能量变化，使学生了解化学反应在生产生活中的重要应用；②通过学习化学反应中能量的守恒和转化，培养学生严谨务实的科学态度和唯物主义世界观；③使学生了解能源紧缺的现状，培养其节能意识。教学重点、难点：1、重点：化学键和化学反应中能量变化的关系。2、难点：化学键和化学反应中能量变化的关系；化学反应中能量的转化和守恒。教具准备：1、仪器：多媒体投影仪、试管、温度计、镊子、胶头滴管、塑料袋。2、药品：H2O、2mol/LNaOH溶液、2mol/L盐酸溶液、Ba(OH)2·8H2O晶体、NH4Cl固体教学过程：教师活动学生活动设计意图新课引入【多媒体播放】：“神州七号”飞船升空的精彩瞬间；铁、碳、硫、蜡烛在氧气中燃烧的图片【提问】化学反应中除了有物质的变化外，还有什么变化？（1）思考：什么力量推动“神七”飞船升空？（2）观看视频和图片（3）与同学交流回答问题【回答】化学反应中还有能量的变化通过“神七”视频和生活中的化学反应，激发学生的兴趣，使其直观的体会到化学反应中有能量的变化，从而引入新课。新课推进【提问】化学反应中能量如何变化？【活动·探究】实验【学生演示实验】现象：1、通过宏观实验感知化学反应中能量变化，从而得出正确结论；2、培养学生动手实验能力和观察能力。实验1：NaOH溶液和盐酸反应1、溶液温度上升实验2：Zn和盐酸反应2、有大量气泡产生；溶液温度上升实验3：Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl固体反应②3、手摸有冰凉感；有刺激性气味；反应物呈糊状（将学生分为三个小组进行该项实验）【结论】有的化学反应释放能量，有的吸收能量。提问常见的吸收能量和释放能量的反应?【回忆联想】从学过的知识中回忆哪些是吸收能量哪些是释放能量的反应？从能量变化的角度巩固和复习所学过的化学反应并归纳总结。(板书)(板书)多媒体播放例如：1、多数分解反应(如CaCO例如：1、多数分解反应(如CaCO3＝CaO+CO2)2、C(s)+H2O(g)＝CO+H23、C+CO2＝2CO4、Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3+10H2O例如：1、活泼金属与水或酸的反应2、酸碱中和反应3、所有发热发光的反应(如铝热反应)4、多数化合反应(C+CO2＝2CO例外)放热反应吸热反应高温高温高温高温化学反应练习（一）判断以下反应是吸收还是释放能量？1、镁条的燃烧2、高温下C和CO2反应生成CO3、氧化钙于水的反应4、高温煅烧石灰石生成生石灰5、炸药爆炸6、Ba(OH)2·8H2O与2NH4Cl的反应7、甲烷在氧气中燃烧（二）下列反应中既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是：（）A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应B.镁与稀盐酸C.灼热的C与CO2反应D.甲烷与氧气反应【回答】归类并集体回答（一）答案：放热反应2、吸热反应3、放热反应4、吸热反应5、放热反应6、吸热反应7、放热反应（二）答案：选C学生分组讨论回答，复习巩固基础，尝试从反应中能量的变化给化学反应重新进行分类。课程推进【提问】1、为什么化学反应中会伴随能量的变化？H2H2吸收436kj能量1molH2的共价键断裂2HO20.5molO2的共价键断裂吸收249kj能量O释放930kj能量形成1molH2O的共价键H2O请判断氢气燃烧生成水蒸气时是吸收还是释放能量？【讨论】分析表中数据并从化学键的角度加以概括【回答】旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量。从微观的角度——化学键，分析化学反应中能量变化的实质提问与思考练习1、如何从化学键角度分析氢气燃烧生成水蒸气的反应是吸收还是释放能量？2、如何从化学键的角度判断一个化学反应是吸收还是释放能量？（板书右2内容）1、已知:H2+Cl2＝2HCl时产生苍白色火焰。在反应过程中,断裂1molH2中的化学键吸收的能量为Q1kj，断裂1molCl2中的化学键吸收的能量为Q2kj，形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kj。下列关系中，正确的是()A、Q1+Q2＞Q3B、Q1+Q2＞2Q3C、Q1+Q2＜Q3D、Q1+Q2＜2Q32、“放热的反应不需要加热，吸热的反应必须加热。”这种说法对吗？3、关于吸热反应和放热反应，下列说法错误的是（）A.需要加热才能进行的化学反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下一定能发生C.吸热反应在常温下有可能发生D.旧键断裂吸收的能量低于新键形成释放的能量时，反应放出热量。2、若：E12、若：E1﹥E2，则反应吸收能量；若：E1﹤E2，则反应释放能量。释放能量E2新化学键形成旧化学键断裂吸收能量E1反应物生成物【回答】1、选D2、答:不对。化学反应是吸热还是放热反应，只与反应中旧化学键断裂时吸收的能量和新化学键形成时释放的能量有关，而与反应条件无关。3、选AD由判断个别反应是吸收还是释放能量，总结得出一般判断标准，培养学生分析处理数据能力和归纳、总结能力。由习题，进一步理解和巩固化学反应中能量变化的实质是——化学键的断裂和形成。若：1、断裂旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量，该反应吸收能量；2、断裂旧化学键吸收的能量小于形成新化学键释放的能量，该反应释放能量。新课引申生成物【过渡】以上是从微观的角度分析化学反应中能量变化的实质，那么从宏观角度上分析，是如何引起能量变化的？生成物【阅读教材】37页第二自然段【分析讨论】得出反应中能量变化与物质本身具有的化学能之间的关系。培养学生阅读总结能力，通过反应中能量的守恒和转化定律，培养其严谨务实的科学态度和唯物主义世界观。【多媒体播放】化学反应中能量的变化——能量守恒和转化定律反应过程反应物反应过程反应物吸收热量能量生成物放出热量反应物生成物反应过程能量（图一）（图二）【结论】（图一）E反应物＞E生成物，反应释放能量；（图二）E反应物＜E生成物，反应吸收能量。【总结】化学反应中的能量守恒和转化定律。练习1、已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，则下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生2、在一只小烧杯里，加入20gBa(OH)2·8H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后加入10gNH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。(1)实验中玻璃棒的作用。(2)写出反应方程式:，该反应属于反应（填反应类型）。(3)实验中观察到的现象有、和反应混合物呈糊状，反应混合物呈糊状的原因是。(4)通过现象，说明该反应为热反应，这是由于反应物的总能量（填大于或小于）生成物的总能量。（flash动画演示练习题中的实验）1、选C2、（1）搅拌使混合物充分接触并起反应（2）Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3+10H2O复分解反应（3）玻璃片上结冰而与小烧杯粘结在一起；有少许刺激性气味；反应中有水生成。（4）结冰；吸；小于该部分习题总结概括性强，将化学反应中能量变化由微观——化学键的变化，引申到宏观——物质本身具有能量的变化，从而进一步加深和巩固上述化学反应中的“能量守恒和转化定律”课堂总结【多媒体播放】化学反应中能量变化的实质：（1）微观：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因；（2）宏观：在化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量间存在能量差。【拓展课题】1、化学反应能量的利用（多媒体播放部分领域利用化学反应能量的图片，如：古代制陶图、五彩缤纷的礼花、汽车发动机汽缸中燃料的燃烧、“神舟七号”载人飞船）。2、如何合理正确地使用有限的能源。【回忆总结】从微观和宏观两方面得出结论。【课题解决方法】学生分组讨论，课外查阅有关资料，写一篇关于化学反应中能量利用和合理使用能源的小论文。1、通过总结使学生明确本节重点、难点。2、运用所学知识解决实际问题，培养学生运用化学视角解决实际问题的意识和能力。3、了解能源紧缺现状，培养其节能意识。【作业】课本P38练习3；练习册P55练习11【解决方法】课外独立思考完成进一步掌握化学反应中能量变化的实质。Ba(OH)Ba(OH)2·8H2O晶体NH4Cl固体细绳注解：①、本节课为Powerpoint课件教学课。②、该实验改用塑料袋做，如图：实验时解开中间细绳充分混合两药品，让学生用手触摸塑料袋，感受反应过程中的能量变化。课后反思：本节课的设计，借用“神舟七号”载人飞船成功发射的这一事件，将国民大事引入到化学学习中，从而激发学生的爱国情感，体会化学反应中能量的巨大变化和威力；接着，采用各种物质燃烧的图片，让学生回忆和重新感知已学过有关化学反应的能量变化，引入新课。在课程的推进上，采用学生分组实验的方法，让其亲自体会到化学反应中能量的变化，寻根究底，引导学生找出化学反应中能量变化的实质。最后，利用“能量守恒和转化”的观点，引导学生讨论如何合理利用和开发自然界中有限的资源，培养其节能意识。本章内容的核心观念是：在初中的基础上进一步发展物质的微粒观，初步建立起以化学键为中心的化学反应及其能量变化的微观认识框架，扩展对于化学反应的认识，认识化学反应能量的变化，速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。本章书的实验是使到学生认识和理解本章内容的最好手段。本章共有7个实验，一个科学探究。这些实验对学生建构知识体系很有帮助。例如：课本P33[实验2-1、2-2、2-3]三个实验依次递进，从学生熟悉的放热到接触较少的吸热反应有一个感性的认识，然后2-3是一个半定量的实验可以让学生领会到能量的变化有定性的一方面，同时紧接的思考与交流体现出培养学生完成定性实验及设计实验需要具备的能力。课本P33[实验2-1]用温度计来测量温度的变化，而实验2-2直接用手触摸烧杯壁感受热量的变化，实验2-3又用到了温度计。这点老师要让学生知道，用手触摸能明显感知到热量变化的就不用温度计，如用眼睛不能直接观察到反应中热量的变化必须用温度计来测量，当要准确地测量到能量的变化时，也必须要用到温度计，从而培养学生的学科素养。本章教材中涉及大量实例，反映化学学科与个人、与工农业生产、社会发展以及科学技术之间的相互影响和相互联系。教学中应充分利用这些素材，培养学生学以致用的意识和能力，让学生体会和感受化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重大作用，热爱科学，这也是培养学生情感态度价值观的有效途径和生动载体。新教材中的不同栏目内容的设置不仅大大丰富了教材的内容和视野，同时为学生提供了主动参与、乐于探究、积极实践的机会，为学生学习方式的转变提供了有效的条件，同时也便于教师调整、处理教材，发挥教师的能力和个性。不过就要求教师要周密分析教材的微观结构，充分利用好教材资源，努力促使学生主动学习，培养他们独立获取知识解决问题的能力，以期达到最大的教学效果。本节内容较少，主要掌握能量变化的实质，常见的吸热反应和放热反应，所以学生掌握很好！主要是实验给以学生最直接最形象的结论！需强调反应的放热与吸热，与反应的条件无关！本章节内容的地位和功能1．本章在学生形成知识体系的过程中起到一个承上启下的作用，课程标准关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的形态。如：初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块《化学反应原理》中将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修《化学反应原理》奠定必要的基础。2．本章内容分两个部分──化学反应与能量、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。同时，本章内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。总之，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。3．通过化学能与热能、电能的相互转化及其应用的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；通过新型化学电源开发利用的介绍，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的讨论，学生对化学反应的条件将从原理上加深认识。这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。内容结构与特点分析结构主线：本章内容渐进、交叉和重叠、螺旋上升，将化学原理同生活经验、实例和实验探究的结合，使学生构建一个完整的能量知识体系的基本框架。化学反应与能量是初中化学核心概念之一，在高中必修模块的学习中要形成观念——化学反应伴随着能量变化；化学能与热能、光能和电能可以相互转化；化学能可以充分利用；节能意识。第一节和第二节关于化学能与热能、电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化的根本原因在于化学键的变化和反应体系中能量的变化。分别用实验说明两者的转化，并强调了化学能直接转化为电能的装置──化学电池，并介绍新型电池（如可充电电池等）体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。第三节关于化学反应速率及其影响因素，是通过实例和实验使学生形成初步的认识，教材是通过实验和化学史实（炼铁高炉尾气之谜）感性地说明反应限度存在，虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但未从原理的、定义的高度予以重点讨论。反应条件的控制是建立在上述二者的基础之上，选取了“燃料的燃烧效率”这一常见的典型例子进行综合分析，从中了解控制反应条件的重要性，训练分析问题的思路与方法。这一实例分析，既与学生的日常生活经验相联系，又与初中“燃料的燃烧”相衔接，同时还呼应了第一节化学能和热能转化的知识。本章最大的一个特点是在选材上尽量将较为深奥的化学原理与贴近生活实际的实验、实例相结合，对抽象的化学概念或术语（如化学能、化学电池、催化剂、反应限度等）采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度。而在同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科（如物理、生物等）相联系，力求使本章学习内容在相应的“知识生态”中呈现，体现其知识的生长性、环境性、综合性和发展性。化学键与反应中能量的变化测评练习1．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是()A．铝片与稀盐酸的反应 B．Ca(OH)2与NH4Cl的反应C．灼热的炭与CO2的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应解析：A、D为放热反应，B、C是吸热反应，但B反应为Ca(OH)2＋2NH4Cl=CaCl2＋2NH3↑＋2H2O为非氧化还原反应，而C反应C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO为氧化还原反应，故答案为C。答案：C2．下列说法正确的是()①需要加热方能发生的反应一定是吸收能量的反应②释放能量的反应在常温下一定很容易发生③反应是释放能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④释放能量的反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行A．只有③④ B．只有①②C．①②③④ D．只有②③④解析：需加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应，如铝热反应；释放能量的反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；由于释放能量的反应在反应过程中放出热量，可以维持反应的继续进行，所以停止加热后反应也可以继续进行。答案：A3．下列各图中，表示吸热反应的图是()解析：反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应。答案：A4.为了研究化学反应X＋Y=Z的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有X的试管中滴加试剂Y时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升，由此说明()①反应为放热反应②生成物的总能量比反应物的总能量高③物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来④反应物化学键断裂吸收的能量高于生成物化学键形成放出的能量A．①② B．①③C．①②③ D．②③④解析：甲处液面下降乙处液面上升是因为集气瓶内压强增大引起的，说明X＋Y=Z是放热反应。答案：B5．已知：①能量越低的物质就越稳定；②白磷转化成红磷是放热反应。据此，下列判断或说法中正确的是(双选)()A．在相同的条件下，红磷比白磷稳定B．在相同的条件下，白磷比红磷稳定C．红磷和白磷的结构不同D．红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃解析：由题目提供的信息知，红磷比白磷稳定，白磷易自燃，说明性质不同，进一步说明结构不同。答案：AC6．北京奥运会开幕式在李宁点燃鸟巢主火炬时达到高潮。奥运火炬采用的是环保型燃料——丙烷，其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up7(点燃))3CO2＋4H2O。下列说法中不正确的是()A．火炬燃烧时化学能只转化为热能B．所有的化学反应都会伴随着能量变化，有能量变化的物质变化不一定是化学反应C．1molC3H8和5molO2所具有的总能量大于3molCO2和4molH2O所具有的总能量D．丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，故丙烷为环保型燃料解析：本题考查了化学反应中的能量变化。火炬燃烧时化学能转化为热能和光能，A错；物质发生化学反应一定伴随着能量变化，伴随着能量变化的物质变化却不一定是化学变化，因为物质的“三态”变化、核变化也都伴随能量变化，B正确；可燃物的燃烧属于放热反应，放热反应反应物总能量大于生成物总能量，C正确；丙烷燃烧产物为CO2和H2O，无污染，D正确。答案：A7．已知化学反应2C(固)＋O2(气)2CO(气)和2CO(气)＋O2(气)2CO2(气)都是放热反应。据此判断，下列说法中不正确的是(其他条件均相同)()A．12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B．56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的能量C．12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多解析：放出热量的化学反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应，故B、C正确；由于CCO放热，CCO2也放热，即若由C直接燃烧生成CO2，其放出的热量一定比C燃烧生成CO放出的热量多，故D对；A项中，由上述分析知C与O2的总能量大于生成的产物CO的能量，但这并不能得出C的能量高于CO的能量的结论，故A错。答案：A8．人们常利用化学反应中的能量变化为人类服务。(1)煤是一种重要的燃料，在点燃条件下燃烧，放出大量的热。其在燃烧过程中能量的变化与下列示意图中的________(填字母代号)最相符。(2)将一定量的碳酸钠晶体与硝酸铵晶体密封于一塑料袋中，用线绳绑住塑料袋中间部分，使两种晶体隔开，做成“冰袋”。使用时将线绳解下，用手使袋内两种固体粉末充分混合，便立即产生低温，这种“冰袋”可用于短时间保鲜食物。则碳酸钠与硝酸铵的总能量________(填“高于”或“低于”)反应后生成产物的总能量。(3)化学反应中的能量变化不仅仅表现为热能的变化，有时还可以表现为其他形式的能量变化。比如，停电时，人们一般点蜡烛来照明，这是将化学能转化为________；人们普遍使用的干电池，是将化学能转化为________。解析：煤燃烧过程中放出大量的热，所以反应物的能量和比生成物的能量和大，排除C和D选项，又因为煤在常温下不能燃烧，所以必须先加热使其温度达到着火点，即其能量升高。答案：(1)A(2)低于(3)光能电能9.如图所示，把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5mL盐酸，试回答下列问题。(1)实验中观察到的现象是_________________________________________________________________________________________________________________________。(2)产生上述现象的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出有关反应的离子方程式：___________________________________________。(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。解析：镁与稀盐酸的反应为放热反应，会导致饱和石灰水温度升高，Ca(OH)2的溶解度随着温度升高而降低，因此析出沉淀。Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑为放热反应，说明反应物的总能量大于生成物的总能量。答案：(1)①镁片上有大量气泡产生；②镁片逐渐溶解；③烧杯中溶液变浑浊(2)镁与盐酸反应产生H2，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2固体(3)Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑(4)小于10．(能力拔高)H2与Cl2在点燃或光照条件下都能发生反应。(1)H2在Cl2中燃烧时的现象为______________________________________，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________，该反应为________反应(填“放热”或“吸热”)。(2)已知断开1molH2中的化学键需吸收436kJ的热量，断开1mol