（必修2）6.1.1 化学反应与热能教学设计（1）

skybamboo · 发表于昨天 08:28

第六章　化学反应与能量
第一节　化学反应与能量变化第1课时　化学反应与热能

作为高中必修阶段的化学课程，本章内容的编写力图在初中化学相关知识的基础上，使学生进一步加深对化学反应相关知识的了解，初步形成较为全面的认识。学生在初中学习了化学反应中的物质变化，初步认识了化学反应中的能量变化。在此基础上，本章进一步介绍化学反应中能量变化的基本知识及其应用，拓展学生原有的化学反应认识视角；另外，本章介绍化学反应速率和限度的基本知识及其应用，开启认识化学反应的新视角。能量变化侧重介绍热能和电能，并揭示化学反应中能量变化的本质；速率和限度重点介绍反应速率及其影响因素，并探讨化学反应的调控。教材中通过多角度认识化学变化和运用化学反应原理解决化学实际问题的例子，使学生在掌握化学反应的实质、能量变化的本质、反应速率和限度及其调控等学科核心知识的同时，体会科学分析与探究的方法，认识化学学科价值，感受化学的魅力。
《普通化学课程标准（2017版）》对这一节的内容要求如下：认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
本节内容主要包括化学反应中的热能和电能。对于化学反应中的热能，教材除引出化学反应中的吸热、放热反应等热量变化现象和概念外，主要是借助化学反应中的热量变化揭示化学反应中能量变化的本质，并探讨其与社会、生产、生活的联系。其主要内容和思路如下：

【学习目标】
1、理解化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成。
2、知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。
3、了解吸热反应和放热反应的概念，熟知常见的吸热反应和放热反应。
【核心素养】
1、宏观辨识：理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。
2、微观探析：从化学键的断裂和形成上认识化学能量与化学变化的本质。

重点：化学反应中能量变化的本质；
难点：化学键断裂和形成简单计算放热反应和吸热反应。

多媒体、镁条、盐酸、八水合氢氧化钡、氯化铵等

【引入】播放生石灰煮鸡蛋视频
【过渡】现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社火生产到学科研究等）都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中能量变化密切相关。从煤、石油、天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能，都是通过化学反应获得的。化石燃料燃烧会释放大量的热。除了燃烧，其他化学反应也伴随这放热或吸热现象。
【实验探究】放热反应和吸热反应
【实验6-1】镁和盐酸的反应
在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。

现象：镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升。
结论：该反应是放出热量。
【实验6-2】Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl
将20g Ba(OH)2•8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。

现象：有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，木片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。
结论：该反应是吸收热量。
【讲解】
一、吸热反应与放热反应
放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应。

常见的放热反应
金属和酸的反应；木炭、氢气、甲烷的燃烧反应；氢气和氯气的化合反；中和反应

吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应。

常见的吸热反应
氢氧化钡和氯化铵的反应；盐酸和碳酸氢钠的反应；碳与二氧化碳的化合反；

【思考与交流】
化学反应过程中为什么会有能量的变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
物质中的原子之间是通过化学键相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，而生成物的化学键形成要放出能量。
【讲解】
2．化学反应的能量变化的本质
(1) 在1 mol氢分子中，含有mol氢原子，含有mol H—H键。
(2) 已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是             。
(3) CH4的结构式是             ，1 mol CH4分子中含有mol C—H键。
(4) 在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键其能量变化是                                     。
【总结】
结论：在相同条件下，由原子形成1 mol化学键时所       ，与断开1 mol相同化学键所             是相等的。
【讲解】
H2 + Cl2 = 2HCl
断开1 mol  H-H 键要吸收 436 kJ 的能量
断开1 mol  Cl-Cl 键要吸收 243 kJ 的能量
生成1 mol  H-Cl 键要释放 431 kJ 的能量

E吸收=436+243=679 kJ    E放出=431×2=862 kJ
E1＜ E2    放热反应
【总结】
2．化学反应的能量变化的本质
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
吸收能量E1＞释放能量E2    该反应为吸热反应
吸收能量E1＜释放能量E2    该反应为放热反应
【过渡】各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来，吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。
3．化学反应的能量变化的宏观分析

反应物的总能量>生成物的总能量化学反应放出能量

反应物的总能量<生成物的总能量化学反应吸收能量

【总结】化学反应的能量变化的宏观分析

放热反应：反应物能量 > 生成物能量
吸热反应：反应物能量 < 生成物能量
【讲解】
二、人类对能源的利用
人类利用能源的三个阶段：时期、时期和时期。
【提问】利用化学能源出现的两个问题？
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；
二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
【提问】怎么解决这两个问题？

【思考与讨论】煤、汽油和柴油等作为燃料大量使用会造成空气污染，但不使用它们又会严重影响现代社会的生产和生活。对此，请从社会不同人群的角度，提出你的想法或建议，并与同学讨论。
【总结】

【课堂练习】
1.下列说法正确的是（    ）
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应　②放热反应在常温下一定很容易发生　③反应是放出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有的放热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①②       C.①②③④                         D.②③④
2.已知反应A2＋B2= 2AB，破坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为 Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是（    ）
A.若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热
B.若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热
C.若该反应放出能量，则Q1＋Q2＞Q3
D.若该反应吸收能量，则Q1＋Q2<Q3
3.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是（）
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中，热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
4.断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。求：
(1)1 mol N2完全反应生成NH3需(填“吸收”或“放出”)能量kJ。
(2)1 mol H2完全反应生成NH3需(填“吸收”或“放出”)能量kJ(不考虑可逆反应)。
5.下列说法不正确的是（    ）
A.当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的
B.目前，全球仍处于化石能源时代
C.人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的
D.凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类
6.“能源分类相关图”如下图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是（    ）
A.煤炭、石油、潮汐能
B.水能、生物能、天然气
C.太阳能、风能、沼气
D.地热能、海洋能、核能

7.下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是（）

化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。本节课利用化学能与热能及其它能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。理论性内容，都比较抽象不好理解，其本质问题是化学键的断裂和形成。在课堂教学中在教学方法上要充分调动学生利用已有的知识来学习新的内容，可采用讲授与讨论相结合的方法进行，在该过程中要注意对学生的启发和引导，另外也可以采用多媒体手段，让学生从微观探析：从化学键的断裂和形成上认识化学能量与化学变化的本质。

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