高中化学优质教案 化学能与热能的相互转化 教学设计[必修](3)

第2课时化学能与热能的相互转化
三维目标
知识与技能
1.获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成吸热反应和放热反应的化学实验。

2.形成吸热反应和放热反应的概念。

过程与方法
1.具有较强的问题意识，能够发现和提出化学能与热能的探究性的问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力。

2.在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验1、2、3。

情感、态度与价值观
1.通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感。

2.培养学生严谨求实、勇于探索的科学精神。

3. 有参与化学科技活动的热情，有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学能有关的社会和生活问题作出合理的判断。

要点提示
教学重点
实验探究和通过实验探究化学反应与能量的关系，掌握吸热反应和放热反应的概念。

教学难点
设计探究实验引出吸热反应和放热反应的概念。

教具准备
温度计、玻璃棒、烧杯、50 mL量筒、玻璃片、砂纸、试管。

6 mol·L-1HCl,2 mol·L-1HCl , 2 mol·L-1NaOH, Ba(OH)2·8H2O,NH4Cl，CuSO4·5H2O晶体，铝条。

大烧杯（500 mL）3只、硬纸板（有孔）3块、小烧杯（100—150 mL）3只、带圈玻璃搅拌器3支、温度计（100 ℃，1/10）3支、碎纸条3只、量筒（50 mL）6只、保温杯3只、盐酸（1.00 mol·L-1）、氢氧化钠溶液（1.1 mol·L-1）。

教学过程
导入新课
我们在初中学习过“质量守恒定律”，知道自然界的物质可以发生转化，但是总质量保持不变。

同样，一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含的总能量不变，亦即总能量也是守恒的，这就是“能量守恒定律”。

质量守恒定律和能量守恒定律是两条基本的自然定律。

化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等，在转化时，同样也要遵守能量守恒定律。

化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化——吸热或者放热。

有些反应是吸热反应，有些反应是放热反应。

我们通过下面的实验来认识和感受化学能与热能的相互转化。

板书：
二、化学能与热能的相互转化
【实验2-1】铝与盐酸反应
推进新课
师：请同学们回答实验P33实验2-1实验目的？
生：实验目的：1.了解铝与盐酸反应中热量变化的情况；
2.学会观察和测定化学反应中热量变化的方法。

师：本实验为什么要用砂纸打磨铝片？
生：因为铝片表面有氧化膜，它阻止了H+与铝片接触，使反应不能进行。

［合作探究］
师：用投影展示内容，并引导学生合作探究。

1.铝与盐酸反应的化学方程式：____________________________________。

生1：到黑板上写出。

2.在反应过程中将要看到什么现象？
生2：预测。

3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？
生3：讨论得出多种方案。

4.要明显地感知或测量反应中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题？
师：请同学们开始做分组实验。

（在学生做实验的过程中，老师巡视并指导）
生：明确了实验目的和步骤后，进行组内分工，有做实验的同学，有做记录的同学。

开始实验。

实验步骤：(1)用砂纸打磨铝条；
(2)取试管并加入2—3 mL 6 mol·L-1的盐酸溶液；
(3)用温度计测量溶液在反应前后的温度。

实验记录：
板书：【实验22】氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应
师：（演示实验22并引导学生探究问题）用投影片展示。

1.为什么要将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末？
2.为什么要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物？
3.反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。

请同学讨论对应的装置。

生1：以便与NH4Cl晶体充分接触，发生化学反应。

生2：由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应。

生3：可改用粉末状的固体反应，把烧杯改用两端开口的大试管并竖直放置，一端用空气吹，一端导出气体，并用防倒吸装置吸收氨气。

师：开始演示实验22
（氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应步骤如图所示）
生：观察并记录现象
师：通过实验观察在常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应过程中能量的变化。

［合作探究］
1.列表整理实验事实和结论：
2.用化学方程式表示上述反应：
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O
板书：【实验23】酸碱中和反应
师：(投影) 将教材中的实验列三组对比实验。

见下表：
在实验中要注意：
（1）三组实验所处条件要相同，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同；（2）三组实验酸和碱的用量要相同，以保证生成水的量相同；
（3）控制相同的反应时间。

步骤一：三组学生各取一套大小相同装置，分别做一个实验并记录实验现象和数据。

步骤二：汇总实验现象和数据并列表比较。

步骤三：对实验进行原理性抽象——为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？
［合作探究］
问题：通过三组强酸和强碱之间的反应对比实验，定性地抽象出“中和热”概念。

［师生总结］
本质分析——三个反应的化学方程式和离子方程式分别为：
HNO3+NaOH====NaNO3+H2O，H+ + OH-====H2O
HCl+NaOH====NaCl+H2O，H+ + OH-==== H2O
HCl+KOH====KCl+H2O，H+ + OH-====H2O
由此可见，三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但是它们的反应本质相同，都是H+与OH-反应生成水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是H+ + OH-====H2O。

所以，可提出推测，即中和反应都放热。

由于三个反应中H+和OH-的量都相等，则生成水的量也相等，故放出的热量也相等（在上述三个实验中，温度上升的幅度接近）。

形成概念——酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热。

师：化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。

化学物质中的化学能通过化学反应转化为热能，提供了人类生存和发展需要的能量和动力，而热能转化为化学能又是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。

板书：课堂小结：
热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式，有些化学反应表现为向环境放出热量，有些化学反应表现出向环境吸热。

布置作业
一、教材P362、3 P37 4
二、自学P35—P36“科学视野”，了解人类利用能源的历史。

板书设计
二、化学能与热能的相互转化
实验21 铝与盐酸反应
实验22 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应
实验23 酸碱中和反应
热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式，有些化学反应表现为向环境放出热量，有些化学反应表现出向环境吸热。

活动与探究
1.在日常生活、生产中，你应用本节课的有关知识解决或解释了哪些实际问题？
例如：液化气代替汽油，减少城市污染问题。

2.燃料乙醇需求增加，玉米供应紧缺，你对乙醇燃料前景是否看好？
3.说出重要的矿物能源（天然气、石油和煤）的成因，初步形成节约能源的意识。

4.调查生活中天然气、石油和煤的使用；比较燃烧天然气、石油和煤与环境污染的关系。

参考练习
根据以下叙述完成1,2题：
能源可划分为一级能源和二级能源。

自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。

氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来获得：
2H2O(l)====2H2(g)+O2(g)
1.下列叙述中错误的是( )
A.电能是二级能源
B.水力是一级能源
C.天然气是一级能源
D.化石燃料是二级能源
2.关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向正确的是( )
A.通电使水分解产生氢气
B.加热产生高温使水分解
C.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气
D.构成水的氢和氧都是可以燃烧或助燃的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源
3.下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖在人体内氧化分解是吸热反应
B.某些物质在空气中燃烧是吸热反应
C.强酸、强碱的中和反应是放热反应，弱酸、弱碱的中和反应是吸热反应
D.氢以前的活泼金属和盐酸或稀硫酸反应生成氢气全部都是放热反应
4.下列变化中，吸收热量但不属于吸热反应的是（）
A.干冰（固体CO2）升华
B.生石灰与水化合
C.氢气还原氧化铜
D.酒精挥发
5.下列燃料中，不属于化石燃料的是（）
A.煤
B.天然气
C.石油
D.氢气
6.即将到来的新能源时代，不再能作为主要能源的是（）
A.核能
B.煤气
C.汽油
D.太阳能
7.下列变化过程中有热量放出的是( )
A.固体NaOH溶于水
B.固体NH4NO3溶于水
C.铝与稀盐酸的反应
D. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 晶体反应
8.近年来，科学家在海洋中发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷。

下列说法正确的是( )
①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源
A.①②③
B.②③④
C.①③④
D.①②④
9.下列说法中错误的是（）
A.放热反应的反应物总能量，高于生成物的总能量
B.需加热或点燃才发生的反应必为吸热反应
C.酸与碱的中和反应是放热反应、非氧化还原反应
D.焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应
答案
1.
答案：D
2.
答案：C 3.
答案：D 4.
答案：AD 5.
答案：D 6.
答案：BC 7.
答案：AC 8.
答案：C 9.
答案：B。