高中化学 2.1《化学能与热能》教案 新人教版必修2

1第二章化学反应与能量第一节化学能与热能（第1课时）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、勇于探索的科学态度。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做出合理的判断。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、50ml量筒、玻璃片、砂纸、试管。6mol.L-1HCl,2mol.L-1HCl,2mol.L-1NaOH,Ba(OH)2.8H2O,NH4Cl.CuSO4.5H2O晶体，铝条。大烧杯（500ml）3只、硬纸板（有孔）3块、小烧杯（100～150ml）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（50ml）6只、保温杯3只、盐酸（1.00mol/L）、氢氧化钠溶液1.1mol/L）。教学过程[新课导入]一、化学键与化学反应中能量变化的关系1化学反应与体系的能量的变化：化学反应过程中伴随着体系能量的变化，物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。2化学反应中能量变化的本质原因：是化学键的断裂与形成。断开反应物中的化学键→吸收能量（1）化学反应过程中能量发生变化形成生成物中的化学键→放出能量例如：H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)2断开1molH2分子中的H—H键时需要吸收436kJ的热量断开1molCl2分子中的Cl—Cl键时需要吸收243kJ的热量形成2molHCl分子中的H—Cl键时要释放2×431kJ的热量此反应中：生成物分子形成时释放的总能量反应物分子断裂时吸收的总能量反应中放出能量==2×431kJ－（436kJ+243kJ）==184.6kJ（反应中放出能量后，体系的能量降低。）若反应中：生成物分子形成时释放的总能量反应物分子断裂时吸收的总能量,反应中就要吸收能量。（反应中吸收能量后，体系的能量升高。）（2）化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量：决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。图示如下：二、化学能与热能的相互转化1.质量守恒和能量守恒定律（两条基本自然定律）：（1）质量守恒定律：参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。（2）能量守恒定律：能量可以互相转化，但是体系包含的总能量不变。（3）质能守恒定律：质量与能量是相互联系的，公式：E===mc2(C：光速)2.能量的相互转化：水由高处向低处流原电池势能动能化学能电能降雨电解池3.化学能与热能的相互转化物质燃烧化学能热能加热KClO3分解※化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化——吸热或放热（反应热）。（1）反应热：①定义：化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。②符号：△H③单位：kJ·mol－1④计算：△H==生成物的总能量－反应物的总能量。（2）放热反应:和吸热反应①放热反应：化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.。②吸热反应：化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.。3[实验2—1]在一支试管中加入2～3mL6mol·L－1的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象并用温度计测量温度变化，填表：【实验2—2】将约20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体，一起放入烧杯中，并将烧杯放在敌有几滴水的玻璃片（或小木板上），用玻璃棒搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象，填表：反应现象结论Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应有刺激性气味气体产生，烧杯壁下部很凉，拿起烧杯时，玻璃片粘在烧杯底部。此反应是吸热反应反应的化学方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2＋2NH3↑＋10H2O[实验2—3]在50mL烧杯中加入20mL2mol·L－1的盐酸，测其温度。再另用一支量筒取20mL2mol·L－1的NaOH溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，观察反应中溶液温度变化，并作好记录。反应盐酸温度NaOH溶液温度中和反应后溶液的温度结论盐酸与NaOH溶液16℃16℃最高温度：28℃中和反应是放热反应（3）常见的放热反应和吸热反应☆常见的放热反应：①所有的燃烧反应②酸碱中和反应③大多数的化合反应反应现象测量温度变化结论铝与盐酸铝条溶解，有气泡产生温度升高铝与盐酸反应是放热反应4④金属与酸的反应⑤生石灰和水反应☆常见的吸热反应：①晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应②大多数的分解反应③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应放出热量：浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等（强酸、强碱的水化热大）※溶解过程吸收热量：铵盐溶解等。三、化学反应中的能量变化与键能变化及反应热的关系：放热反应吸热反应表现形式△H0或△H为“－”△H0或△H为“+”能量变化生成物的总能量低于反应物的总能量生成物的总能量高于反应物的总能量键能变化生成物总键能高于反应物总键能生成物总键能低于反应物总键能联系键能越大，物质能量越低，越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。图示反应热：△H==生成物的总能量－反应物的总能量。△H==反应物的总键能－生成物的总键能5第一节化学能与热能（第2课时）三维目标知识与技能1．了解化学键与化学反应中能量变化之间的关系。2．在化学实验的基础上，通过吸热反应和放热反应的概念，理解化学反应中能量变化的主要原因。3．重视利用能量守恒定律的知识分析和解决一些化学问题。过程与方法1．具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力，善于与人合作，具有团队精神。2．在与同学合作完成科学探究实验1、2、3的基础上，运用比较、分类、归纳、概括等方法对实验进行加工，得出正确的结论。情感、态度与价值观。1.发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。2.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做出合理的判断。树立正确的能源观。3.热爱家乡，热爱祖国，树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。教学重点化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。教学难点从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。教具准备投影仪。[导入新课]【知识拓展】中和热及测定中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量称为中和热。中和热的测定：（一）实验用品：大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液（二）实验步骤：1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示。62用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。3.用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合液的最高温度，记为终止温度，记入下表。5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。（三）实验数据处理：根据实验数据计算中和热，中和热计算公式：△H1231221)(10)()(molkJOHnttcmm其中（m1+m2）表示溶液质量，c为比热容c=4.18J·（g℃）—1（四）误差分析：下列操作会使所测得中和热有何影响？（偏高、偏低、无影响）1.俯视法量取50mL盐酸和50mL氢氧化钠溶液--------------------------（↓）2.量取盐酸溶液未用水洗涤，马上量取氢氧化钠溶液----------------------（↓）3.未使用环形玻璃棒搅拌不均匀，未完全中和----------------------------（↓）4.实验时天气冷室温低，中和时放出的热量被烧杯吸收或散失到空气中------（↓）5.用50mL0.50mol/L的NaOH溶液--------------------------------------------------------（↓）6.未将NaOH溶液一次倒入烧杯中---------------------------------------------------------（↓）7.用50mL0.1mol/L的HAc代替盐酸----------------------------------------------------（↓）8.未盖严纸板-----------------------------------------------------------------------------------（↓）7【随堂练习】1、已知化学反应2C（s）＋O2（g）=2CO（g）、2CO（g）＋O2＝2CO2（g）都是放热反应据此判断，下列说法不正确的是（其他条件相同）A、12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量-----------------------------------------（A）B、56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量C、12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量D、将一定量的C燃烧、生成CO2比生成CO时放出的热量多2、下列说法正确的是--------------------------------------------------------------------------------------（AC）A、物质发生化学变化都伴随着能量变化B、伴有能量变化的物质变化都是化学变化C、在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同D、在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量3、下列过程中△H小于零的是--------------------------------------------------------------------------（A）A.NO2转化为N2O4B.醋酸的电离C.硝酸铵的水解D.氯酸钾分解制氧气4、下列说法正确的是---------------------------------------------------------------------------------------（C）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下一定很容易发生C.化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化D.1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。5.1molH-H键的键能是436KJ,1molI–I键的键能是151KJ，1molH-I键的健能是299KJ。则H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是---------------------------------------------