化學反應與能量化學教案

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教材分析：

本章共三節，可分為兩個部分——化學反應和能量、化學反應速率和限度，它們都屬于化學反應原理范疇，是化學學科最重要的原理性知識之一，也是深入認識和理解化學反應特點和進程的入門性知識。同時，它們又是在社會生產、生活和科學研究中有廣泛應用的知識，是對人類文明進步和現代化發展有重大價值的知識，與我們每個人息息相關。因此，化學能對人類的重要性和化學反應速率、限度及條件控制對化學反應的重要性，決定了本章學習的重要性。

初中化學從燃料的角度初步學習了“化學與能源”的一些知識，而在選修模塊“化學反應原理”中，將從科學概念的層面和定量的角度比較系統深入地學習化學反應和能量、化學反應速率和化學平衡的原理。因此，本章內容既是對初中化學相關內容的提升與拓展，又是為選修“化學反應原理”奠定必要的基礎。

通過化學能與熱能、電能的相互轉化及其應用的學習，學生將對化學在提高能源的利用率和開發新能源中的作用與貢獻有初步認識；通過對新型化學電源開發利用的介紹，學生將對化學的實用性和創造性有更多的體會；通過對化學反應速率和限度的討論，學生將從原理上加深對化學反應條件的認識。這些都會增進學生對化學的興趣和情感，體會化學學習的價值。

由于本章內容在初中化學、高中必修模塊和選修模塊中均有安排，體現了學習的階段性和層次性，在具體內容上前后還有交叉和重疊，因此，教師在教學時要充分注意到這一點。既要加強教學內容與實際的聯系，體現化學的實用性和重要性，又要注意知識的前后聯系和階段性、漸進性，把握教材內容的深度、廣度，防止任意拓寬加深，增加學生負擔。

第一節化學能與熱能

第1課時

教學目標：

1、通過實驗知道化學反應中能量變化的主要表現形式，能根據事實判斷吸熱反應、放熱反應，能說出中和熱的涵義。

2、通過實驗探究體驗科學研究的一般過程，了解科學研究的基本方法。

3、通過實驗發展學習化學的興趣，進一步形成交流、合作、反思、評價的學習習慣。

重點難點：吸熱反應、放熱反應、中和熱等基本概念。

教學過程：

[創設問題情景]

在一支試管中放入一小塊生石灰，加入少量水，讓學生觀察實驗現象，再讓學生用手觸摸試管外壁，然后要求學生回答觀察到了什么現象？觸摸試管外壁時有何感覺？說明什么問題？并要求學生寫出反應方程式。

[結論]

生石灰與水反應生成糊狀的氫氧化鈣，試管發燙，說明反應放出了熱能。

[設問]

熱能是能量的一種表現形式。那么，除剛才的這個反應，其它的化學反應過程中是不是也會有能量變化呢？其表現形式又是怎樣的？根據你已有的知識經驗舉例說明。

[學生舉例、說明]

[歸納小結]

物質在發生化學反應的同時還伴隨著能量的變化，這些能量變化通常又表現為熱量的變化。

[設疑]

那么，化學變化中熱量變化的具體形式又有哪些呢？這將是我們本節課研究的主要內容。下面我們通過實驗來進行研究、探討，從中我們還可以了解到科學研究的一般過程和方法。

[學生分組實驗]

見教材實驗2-1。

[思考與討論]

用眼睛不能直接觀察到反應中的熱量變化，那么，你將采取哪些簡單易行的辦法

來了解反應中的熱量變化？各有什么優缺點？

[反思、交流與評價]

1、實驗過程中，你自己最滿意的做法是什么？最不滿意的做法是什么？

2、在思考、討論的過程中，其他同學給了你哪些啟示？你又給了他們哪些啟示？

[演示實驗]

見教材實驗2-2

[思考與討論]

1、通過觀察實驗現象，你得出了哪些結論？寫出反應方程式。

2、你覺得做這個實驗時需要注意哪些問題？還可以做哪些改進？實驗中對你最有

啟發的是什么？

[小結]

化學反應中的能量變化經常表現為熱量的變化，有的放熱，有的吸熱。

[設疑]

通過前面的學習，我們知道燃燒反應、金屬與酸的反應是放熱的，而氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應是吸熱的，那么，作為一類重要而常見的反應，酸與堿的中和反應是放熱的還是吸熱的呢？下面，請同學們自己通過實驗來揭開這個秘密。

[學生分組實驗]

建議按教參P22頁的三組對比實驗進行。

[討論與交流]

1、通過實驗，你得出什么結論？如何解釋？

2、通過這個實驗，你學到了哪些知識？學會了哪些研究方法？

3、要明顯的感知或測量反應中的熱量變化，實驗中應注意哪些問題？如何減小你與同組同學的實驗結果的差異？

4、聽完其他小組的匯報，發現他們的哪些做法比你們好？哪些不如你們的好？你現在是否又有了新的想法？假如要讓你設計一個能較準確地測量反應中熱量變化的裝置，它的大體構造是怎樣的，你可以和同學交流探討共同確定。

[教師講解]

1、中和反應都是放熱反應。

2、三個反應的化學方程式雖然不同，反應物也不同，但本質是相同的，都是氫離

子與氫氧根離子反應生成水的反應，屬于中和反應。由于三個反應中氫離子與氫氧根離子的量都相等，生成水的量也相等，所以放出的熱量也相等。

3、中和熱：酸與堿發生中和反應生成1mol水所釋放的熱量稱為中和熱。

4、要精確地測定反應中的能量變化，一是要注重“量的問題”，二是要最大限度地

減小實驗誤差。

[總結]

本節課我們結合已有的知識經驗，以實驗為主要的研究手段，初步探討了化學反應中的能量變化及其主要形式。相信通過學習，同學們會有許多收獲。但是，隨著學習的深入，也必然會有更深層次的問題涌現出來，比如：化學反應中為什么伴隨有能量的變化？為什么有的反應放熱，有的反應吸熱？如何來合理地表達反應中的能量變化？等等。這些問題我們將在下一節課上進一步探討。

補充練習

1、下列反應中屬吸熱反應的是（）

A鎂與鹽酸反應放出氫氣B氫氧化鈉與鹽酸的反應

C硫在空氣或氧氣中燃燒DBa(OH)2•8H2O與NH4Cl反應

2、下列說法不正確的是

A化學反應除了生成新物質外，還伴隨著能量的變化

B放熱反應不需要加熱即可發生

C需要加熱條件的化學反應都是吸熱反應

D1mol硫酸與足量氫氧化鈉發生中和反應生成水所釋放的熱量稱為中和熱。

3、城市使用的燃料，現大多為煤氣、液化石油氣。煤氣的主要成分是CO、H2的混合氣體，它由煤炭與水蒸氣在高溫下反應制得，故又稱水煤氣。試回答：

（1）寫出制取水煤氣的主要化學方程式————————————，該反應是——————反應（填吸熱、放熱）。

（2）設液化石油氣的主要成分為丙烷（C3H8）,其充分燃燒后產物為CO2和H2O，試比較完全燃燒等質量的C3H8及CO所需氧氣的質量比。

4、比較完全燃燒同體積下列氣體需要的空氣體積的大小：

天然氣（以甲烷計）、石油液化氣（以丁烷C4H10計）、水煤氣（以CO、H2體積比1：1計）

5、兩位同學討論放熱和吸熱反應。甲說加熱后才能發生的化學反應是吸熱反應，乙說

反應中要持續加熱才能進行的反應是吸熱反應。你認為他們的說法正確嗎？為什么？

答案：1.D2.BC3.(1)C+H2OCO+H2吸熱(2)70：114.石油液化氣>天然氣>水煤氣5.略第一節化學能與熱能

第2課時

教學目標：

1、能從化學鍵的角度理解化學反應中能量變化的主要原因，初步學會熱化學方程式的書寫。

2、能從微觀的角度來解釋宏觀化學現象，進一步發展想象能力。

2、通過化學能與熱能的相互轉變，理解“能量守恒定律”，初步建立起科學的能量觀，

加深對化學在解決能源問題中重要作用的認識。

重點難點：

1.化學能與熱能的內在聯系及相互轉變。

2.從本質上理解化學反應中能量的變化，從而建立起科學的能量變化觀。

教學過程：

[導入]

通過上節課的學習，我們對化學反應中的能量變化有了初步的認識，知道了反應中

的能量變化通常表現為熱量的變化——放熱或者吸熱，也了解了中和熱的概念。那么，很多同學也許會有這樣一些疑問：化學反應中為什么會有能量變化？為什么不同反應的熱效應不同？本節課，我們將圍繞這些問題，先從微觀和宏觀的角度來揭示這些秘密，然后介紹反應中熱效應的表示方法，最后再談談化學在能源開發、利用中的作用和地位。

[創設問題情景]

氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發生什么現象？為什么？

[學生思考、討論]

氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發生爆炸。這是因為反應在有限的空間里進行，放出大量的熱，使周圍氣體急劇膨脹。

[進一步思考]

反應中的熱量由何而來？氫氣和氯氣反應的本質是什么？

[學生思考、討論]

從化學鍵角度分析氫氣和氯氣反應的本質。

[教師補充講解]

化學反應的本質是反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成。化學鍵是物質內部微粒之間強烈的相互作用，斷開反應物中的化學鍵需要吸收能量，形成生成物中的化學鍵要放出能量。氫氣和氯氣反應的本質是在一定的條件下，氫氣分子和氯氣分子中的H-H鍵和Cl-Cl鍵斷開，氫原子和氯原子通過形成H-Cl鍵而結合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H鍵，1molCl2中含有1molCl-Cl鍵，在25℃和101kPa的條件下，斷開1molH-H鍵要吸收436kJ的能量，斷開1molCl-Cl鍵要吸收242kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl鍵會放出431kJ的能量。這樣，由于破壞舊鍵吸收的能量少于形成新鍵放出的能量，根據“能量守恒定律”，多余的能量就會以熱量的形式釋放出來。

[歸納小結]

1、化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。

2、能量是守恒的。

[練習反饋]

已知拆開1molH2中的化學鍵要吸收436kJ的能量，拆開1molO2中的化學鍵要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1molH-O鍵要放出463kJ的能量，試說明2H2+O2=2H2O中的能量變化。

[講解]

剛才我們從微觀的角度分析了化學反應中能量變化的主要原因，那么，又怎樣從宏觀的角度來判斷一個反應到底是放熱還是吸熱的呢？各種物質中都含有化學鍵，因而我們可以理解為各種物質中都儲存有化學能。化學能是能量的一種形式，它可以轉化為其他形式的能量。不同物質由于組成、結構不同，因而所包含的化學能也不同。在化學反應中，隨著物質的變化，化學能也隨之改變，如H2與Cl2、O2的反應。那么，一個化學反應吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？

[學生討論、交流]

1、一個確定的化學反應在發生過程中是吸收能量還是放出能量取決于反應物

的總能量和生成物的總能量的相對大小。

2、畫出反應物、生成物總能量的大小與反應中能量變化的關系示意圖。

[思考與分析]

甲烷燃燒要放出熱量，水電解產生氫氣和氧氣，試從化學鍵和物質所含能量的角

度分析氣原因，并說明反應過程中能量的轉變形式。

[提出問題]

前面我們通過對具體反應的分析，從微觀和宏觀兩個角度探討了化學反應中能量變化的主要原因，知道了化學能和其它能量是可以相互轉變的，還知道化學反應中能量變化通常表現為熱量的變化。那么，怎樣把物質變化和熱量變化統一地表達出來呢？你可以在和同學討論的基礎上提出自己的想法，并對其他同學提出的表達方式作出評價。

[教師講解]

熱化學方程式的含義及朗讀和書寫的注意點

[練習反饋]

乙炔（C2H2）氣體在氧氣中完全燃燒會放出大量的熱，形成高溫火焰，可以用于焊

接或切割金屬。已知0。5mol乙炔完全燃燒生成液態水會放出649kJ的熱量，試寫出

反應的熱化學方程式，并計算1Kg乙炔完全燃燒放出的熱量。

[教師講解]

乙炔是一種重要的烴類，煤、石油、天然氣的主要成分也是各種烴類，它們在燃燒

時都會放出大量的熱，所以煤、石油、天然氣在能源中扮演了極為重要的角色，對促進

人類社會的發展具有重要的作用。

[閱讀相關圖片、資料或播放錄像]

[思考、交流]

根據你的經驗體會，談談你對當前能源利用、開發及能源危機的看法。

[總結]

化學反應伴隨能量變化是化學反應的一大特征。我們可以利用化學能與熱能及其它

能量的相互轉變為人類的生產、生活及科學研究服務。化學在能源的開發、利用及解決

日益嚴重的全球能源危機中必將起帶越來越重要的作用，同學們平時可以通過各種渠道來關心、了解這方面的進展，從而深切體會化學的實用性和創造性。

補充練習：

1、下列說法不正確的是（）

A化學反應除了生成新物質外，還伴隨著能量的變化

B物質燃燒和中和反應均放出熱量

C分解反應肯定是吸熱反應

D化學反應是吸熱還是放熱決定于生成物具有的總能量和反應物具有的總能量

2、已知金剛石在一定條件下轉化為石墨是放熱的。據此，以下判斷或說法正確的是（）

A需要加熱方能發生的反應一定是吸熱反應B放熱反應在常溫下一定很容易發生

C反應是放熱還是吸熱，必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小

D吸熱反應在一定條件下也能發生

3、有專家指出，如果將燃燒產物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合變成CH4、CH3OH、NH3等的構想能夠成為現實，則下列說法中，錯誤的是（）

A可消除對大氣的污染B可節約燃料

C可緩解能源危機D此題中的CH4、CH3OH、NH3等為一級能源

4、已知破壞1molN≡N鍵、H-H鍵和N-H鍵分別需要吸收的能量為946kJ、436kJ、391kJ。試計算1molN2（g）和3molH2（g）完全轉化為NH3(g)的反應熱的理論值，并寫出反應的熱化學方程式。

5、“用天然氣、煤氣代替煤炭作為民用燃料”這一改變民用燃料結構的重大舉措，具有十分重大的意義。請分析其優點，并將你的觀點和同學討論交流。

答案：1.C2.CD3.B4.92KJN2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92KJ/mol