高一化学化学反应中的能量变化1

第三节化学反应中的能量变化●从容说课本节教材主要介绍两部分内容：化学反应中的能量变化以及燃料的充分燃烧。

第一部分从复习初中的知识入手，指出化学反应所释放出的能量是当今世界上最重要的能源，由此说明研究化学反应及其能量变化的重要性。

然后通过演示实验，引出放热反应和吸热反应的概念，并简单介绍了发生化学反应时放出热量或吸收热量的原因。

第二部分内容从节约能源、提高燃烧效率的角度，说明研究燃料充分燃烧的重要性。

然后，讨论了燃料充分燃烧的主要条件。

最后，简单介绍了煤的气化和液化，指出这是减少污染物排放及提高燃烧效率的重要途径。

由于本节重视对学生进行能量观点的教育而对理论教学要求不高。

因此教学中充分利用课本中的图画。

借助媒体穿插放映有关资料片结合我国国情，讨论煤的燃烧和利用，使学生增强节约能源和保护环境的意识，认识化学对人类进步所起的重要作用，激发学生学习兴趣。

●教学目标1.使学生了解化学反应中的能量变化，了解吸热反应和放热反应，进一步了解化学反应的分类知识。

2.介绍燃料充分燃烧的条件，培养学生节约能源和环境保护的意识，树立社会责任感。

3.通过分析空气用量对燃料燃烧的利与弊，渗透一分为二认识事物的辩证唯物主义观点的教育。

●教学重点化学反应及其能量变化，放热反应和吸热反应。

●教学难点化学反应中能量观点的建立。

●教学方法实验、讨论、自学、讲解等。

●课时安排一课时●教学用具计算机、大屏幕、投影仪、胶片试管、胶头滴管、温度计、小烧杯、玻璃片、玻璃棒、铝片、盐酸、氯化铵晶体，氢氧化钡晶体。

●教学过程[导入新课]人们都有这样的经验：把一个生鸡蛋放在生石灰里．浇上适量的水，过一会儿，生鸡蛋就煮熟了。

为什么生石灰和水能把生鸡蛋煮熟呢?实际上，生石灰遇到水会发生化学反应。

在化学反应中．不仅有新物质产生，而且还伴随着能量的变化。

这些能量常常以光能和热能的形式表现出来。

生石灰遇水会放出大量的热能，这些能量足以把生鸡蛋煮熟。

我们这节课就来学习化学反应中的能量变化。

［板书］第三节化学反应中的能量变化。

［讲解］从人类祖先发现野火起，人类便叩开了能源之门，开始利用化学反应所释放的能量，如今人类所需能量的绝大部分是由化学反应产生的，如燃料的燃烧。

［提问］当今人类所使用的燃料主要有哪些？［小结］煤、石油、天然气等化石燃料及其制品。

［投影］课本图1—14 1990年我国化石燃料和水电能源的消耗构成示意图。

［师］由此可见，讨论化学反应中的能量变化是非常有必要的。

事实上能量的变化不仅表现在化学反应中，如物质发生聚集状态变化时，也伴随着能量的变化；还有核反应时也伴随能量的变化。

值得我们注意的是，在当今社会中，人们所需要的能量的绝大部分是由化学变化产生的，特别是由煤、石油、天然气等化石燃料或它们的制品燃烧所产生的。

［过渡］是否化学反应均有能量放出？［学生实验］分组进行。

实验1—3 测量铝与盐酸反应中的能量变化。

实验1—4 Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 晶体的反应。

［结论］铝片与盐的反应放出热量使溶液温度升高，Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 晶体的反应要吸收热量使玻璃片上的水结冰与水烧杯粘在一起。

［小结］可见，化学反应伴有能量变化，常表现为热量的放出和吸收。

［讲述］像铝与盐酸放出热的反应还有很多，如甲烷、一氧化碳等燃料的燃烧，而类似H 2与CuO 的反应则要吸热。

根据化学反应中是否有热量的放出和吸收可对化学反应进行分类。

［板书］一、化学反应中的能量变化［设疑讨论］为什么化学反应中会有放热或吸热现象呢？［投影分析］①新旧物质组成结构不同，本身具有的能量不同。

②反应中能量守恒。

③反应物与生成物的能量差若以热量形成表现即为放热或吸热。

［板书］［投影］课本P 20图1—17，化学反应中的能量变化示意图。

［生］观察和理解图1—17的能量变化原因，并通过阅读教材进一步理解吸热和放热反应的原理。

［转引］目前人们所需大部分能量来源于化石燃料的燃烧，化石燃料是经过亿万年才形成的蕴藏量有限的非再生能源。

随着社会的发展，人类对能源的需求量越来越大，因此如何合理利用能源以及开发新能源等是摆在人类面前的一个非常重要的问题。

其中如何提高燃烧效率，节约能源是人们研究能源的前沿课题之一。

［板书］二、燃料的充分燃烧［投影］1.燃料充分．．燃烧的条件是什么？ 2.燃料不充分燃烧会造成怎样的结果？3.为使燃料充分燃烧，要通入足够多的空气。

是否空气越多越好？4.增大燃料与空气接触面积可采取哪些措施？5.煤直接燃烧会对环境产生哪些污染？6.高效、清洁利用煤炭的重要途径有哪些？［师生活动］师生共同讨论，得出结论。

［板书］结论1：条件⎩⎨⎧足够大的接触面积足够多的空气［思考］对比燃料燃烧的条件和充分燃烧的条件。

［投影］结论2：燃料不充分燃烧，会造成产热少，浪费资源，产生CO 、烟尘等污染空气，危害人体健康。

结论3：燃料充分燃烧要有足够空气，但并不意味着空气越多越好，因为过量的空气会带走部分热量，同样造成浪费，因此要适当控制。

［设问］由此你能想到些什么？［讲述］“物极必反”，因此对任何事物都要一分为二辩证地去分析。

结论4：大块固体燃料与空气接触面积小，燃烧往往不完全，为此可采用粉碎固体燃料，雾化液体燃料等办法，以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。

结论5：煤炭直接燃烧产生大量烟尘，产生二氧化硫气体，造成大气污染，形成酸雨。

［屏幕显示］酸雨的形成及危害。

酸雨的酸度主要是由硫酸和硝酸造成的，由于我国是燃煤大国，其酸雨中硫酸含量一般比硝酸多，属硫酸型酸雨。

酸雨的形成，一般认为是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物等酸性气体进入大气，当达到一定浓度后，在水凝结过程中溶解于水形成亚硫酸和硝酸，亚硫酸经由某些污染物的催化作用及氧化剂的氧化作用生成硫酸，硫酸、硝酸随雨水降下形成酸雨，此过程可简单表示如下：2SO 2＋2H 2O ＋O 2催化剂=======2H 2SO 4NO x −→−HNO 3 另外形成酸雨还要有一定的环境气候条件，如湿度高、雨量大、无风，以及一定的地理因素。

酸雨的危害非常之大，酸雨落入水里，可使水体酸化，造成鱼群死亡；酸雨落在植被上，使绿叶枯黄而凋零，造成农作物大量减产；酸雨落到建筑物上，可把建筑物腐蚀得千疮百孔，污迹斑斑，酸雨落入土壤，使土壤严重酸化，土质改变，从而影响农作物的生长；酸雾可侵入人体肺部深处，引起呼吸道疾病甚至死亡。

酸雨是无情的，可谓“空中死神”，因此人类必须采取措施防治与根绝酸雨。

结论6：人为排放的二氧化硫主要来自含硫煤的燃烧，因此采取排烟脱硫，回收二氧化碳用以其他生产，可使其变废为宝，采用对燃料脱硫的办法，综合开发煤、硫资源，可使物尽其用。

另外，大力研究开发洁净煤技术，将固体煤气化或液化，是减少污染物排放，防止酸雨以及提高煤炭利用率的重要途径。

［板书］2.煤的气化或液化 如：C(s)＋H 2O(g) 高温=======CO(g)＋H 2(g)CO ＋2H 2催化剂∆=====CH 3OH 煤干馏得干馏煤气：H 2、CH 4、CO 、CO 2等。

［设疑］实际应用中煤仅作燃料而烧掉吗？［投影显示］资料：煤的气化和液化的意义煤炭直接燃烧不仅产生大量的烟尘，而且煤中所含的硫在燃烧时会生成SO 2，导致酸雨形成，严重污染环境。

因此，发展洁净煤技术、减少污染物的排放、提高煤炭利用率至关重要，煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径。

所谓煤的气化(或液化)就是将固体煤经过处理后变为气体燃料(或液体燃料)的过程。

如：水煤气、干馏煤气等气体燃料就是煤经一系列处理后气化的产物；甲醇等液体燃料是煤经处理后液化的产物：水煤气C(s)＋H 2O(g) 高温=======CO(g)＋H 2(g)(煤的气化)C(s)＋H 2O(g) −−→−高温合成气(CO ＋H 2)催化剂加压加热,→--------CH 3OH(l)(煤的液化) 固体煤经处理后变成气体燃料或液体燃料，达到了“去硫脱尘”的目的，因此，燃烧时大大减少SO 2和烟尘对大气造成的污染，而且还因气化或液化后，燃料跟空气的接触面增大，使燃料更趋充分完全，燃烧效率更高。

［引导］随社会发展，人类进步，对能源要求日趋增多，因此，在合理利用能源，节约能源的同时，必须开发新能源，研究能源技术。

［板书］三、当今能源技术及未来瞻望［讲述］自从人类祖先发现野火叩开能源之门后，随着人类不断的实践、探索和积累，人们已掌握了一定的能源利用技术，时至今日可被人们利用的能源种类非常之多。

如取之不尽的风能，利用风力提水，风能发电，来自大海的馈赠，利用波浪能发电，建立潮汐电站，利用海边温差发电，还有俯拾皆是的生物质能，用之不竭的地热能，当今利用最多的化石能等。

瞻望未来，随着科技和社会的进步，人类必将进入一个崭新的多能源时代。

如大有希望的太阳能、核能、氢能等。

无论怎样，“科学技术”是第一生产力。

因此，对于大家——青少年朋友，是祖国的未来和希望，要抓住大好的时机，练就过硬的本领，以投身祖国的建设发展。

［投影练习］1.下列说法正确的是A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热的反应在常温下就一定能进行C.反应是放热还是吸热是由反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定的D.吸热反应在一定条件下也能进行解析：化学反应的能量变化主要表现为热量的变化，反应是吸热还是放热主要取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，与反应条件无关，放热反应和吸热反应在一定条件下都能进行，反应开始时需加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应，所以正确答案为C 、D 。

答案：CD2.下列说法不正确的是A.天然气是气体，它不属于化石燃料B.反应物的总能量就是反应物的总热量C.化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO 、SO 2等有害气体D.煤转化为煤气后燃烧，可以提高燃烧效率解析：煤、石油、天然气等都是由古代动植物遗体埋于地下深处，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化亿万年才形成的非再生能源，它们都是化石燃料，所以A 错。

反应物的总能量是无法测得其绝对值的，只有变化过程中才会有相对的增加或减少，而热量就是指在变化过程中能量的相对改变量，所以B 错。

化石燃料的主要组成元素是C 和H ，另外也有少量N 、S 等，所以在燃烧过程中除了主要生成CO 2和H 2O 外，还有一定量的含污染环境的CO 、SO 2、NO x 等有害气体，所以C 正确。

煤经过液化或气化后，增大了与空气的接触面积，可以充分燃烧，提高燃烧效率，所以D 正确。

答案：AB3.下列反应既属氧化还原反应，又属放热反应的是A.铝片与稀盐酸的反应B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C.灼热的碳与二氧化碳的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应解析：A、C、D属氧化还原反应，B为复分解反应属非氧化还原反应，A、D属放热反应，而灼热碳与二氧化碳的反应需吸热。