《化學(xué)反應(yīng)中的熱量》教學(xué)設(shè)計

賴傳森

摘要：化學(xué)鍵的斷裂與形成與化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的關(guān)系，懂得判斷一個化學(xué)反應(yīng)過程是吸收能量還是放出能量的方法；掌握熱化學(xué)方程式的書寫，并能利用它來判斷是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系，熱化學(xué)方程式的書寫及熱化學(xué)方程式中ΔH與放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)；熱量；現(xiàn)象；能量；過程

一、 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：

（1） 通過學(xué)習(xí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能、電能、光能等知識，判斷生產(chǎn)和生活中的能量轉(zhuǎn)化。

（2） 通過化學(xué)反應(yīng)過程中化學(xué)鍵的斷裂和形成等多角度判斷從化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的變化并形成吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的概念。

（3） 掌握熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則，了解提高燃料燃燒效率的途徑。

過程與方法：

（1） 通過課程的講解引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)新問題。在問題的提出、研究、解決的過程中培養(yǎng)學(xué)生解決問題意識，并學(xué)會獨(dú)立解決思考。

（2） 通過演示實(shí)驗(yàn)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成結(jié)論寫成書面報告。

情感、態(tài)度與價值觀：

（1） 通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樹立將化學(xué)知識應(yīng)用在生活生產(chǎn)中的意識。

（2） 通過本課程的學(xué)習(xí)，懂得燃料燃燒對環(huán)境的污染，提高環(huán)境保護(hù)意識，在生活中應(yīng)養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

（3） 幫助學(xué)生用化學(xué)的視角認(rèn)識能源和自然、環(huán)境、社會的關(guān)系，了解能源問題與化學(xué)科學(xué)的密切關(guān)系。

二、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：化學(xué)鍵的斷裂與形成與化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的關(guān)系，懂得判斷一個化學(xué)反應(yīng)過程是吸收能量還是放出能量的方法；掌握熱化學(xué)方程式的書寫，并能利用它來判斷是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。

難點(diǎn)：化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系，熱化學(xué)方程式的書寫及熱化學(xué)方程式中ΔH與放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的關(guān)系。

三、 教學(xué)過程設(shè)計

[引課]你見過化學(xué)反應(yīng)中伴隨著的能量轉(zhuǎn)化嗎？能舉出具體例子嗎？

[演示實(shí)驗(yàn)]鎂條燃燒。

[提問]通過觀察到的現(xiàn)象，你能說出該化學(xué)反應(yīng)中伴隨著的能量轉(zhuǎn)化方式嗎？

（通過觀察、思考、交流、討論，引導(dǎo)學(xué)生分析該反應(yīng)中有哪些能量的變化及能量之間的轉(zhuǎn)化？）

[媒體播放]幾種常見化學(xué)反應(yīng)的能量變化。

（通過生活中的一些實(shí)例，如電池、車的蓄電池等等引導(dǎo)學(xué)生說出這些化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化，進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)中常伴隨著能量的轉(zhuǎn)化；不同形式的能量之間在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。）

[板書]一、化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化

[提問]化學(xué)反應(yīng)中為什么會伴隨著能量轉(zhuǎn)化？

[媒體展示]

[學(xué)生活動]

1. 觀察圖像，學(xué)會識圖。

2. 交流、討論。

[講授]化學(xué)反應(yīng)中會伴隨著能量轉(zhuǎn)化是因?yàn)榉磻?yīng)物與生成物的能量的變化，放出和吸收的能量不同。根據(jù)反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的大小能夠判斷化學(xué)反應(yīng)是放出能量還是吸收能量。不同的化學(xué)反應(yīng)以及不同條件下的化學(xué)反應(yīng)伴隨發(fā)生的能量變化不一定相同。這節(jié)課的重點(diǎn)就是研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。

[演示實(shí)驗(yàn)]生石灰與水混合煮鵪鶉蛋。

（通過播放媒體課件要求學(xué)生分析生石灰與水混合煮鵪鶉蛋過程中有哪些能量的變化，體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中能量變化過程。）

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]1. 鐵片與鹽酸反應(yīng)。

2. 氫氧化鈉加水溶解觸摸燒杯底部觀察現(xiàn)象。

3. 氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體在燒杯中混合溶解觀察現(xiàn)象。

[板書]二、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)

吸熱反應(yīng)：放出熱量的反應(yīng)，其反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量。其實(shí)質(zhì)是，反應(yīng)物的舊鍵斷裂吸收的能量<生成物形成鍵釋放出的能量。由于放出熱量，整個體系能量降低。

放熱反應(yīng)：吸收熱量的反應(yīng)，其反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量。其實(shí)質(zhì)是，反應(yīng)物舊鍵斷裂吸收的能量>生成物成鍵釋放出能量。由于吸收熱量，整個體系能量升高。

[問題]如何用化學(xué)用語表示放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)？

示例：2H2（g）+O2（g）2H2O（g）；ΔH=-483.6 kJ·mol-1

[講授]該熱反應(yīng)方程式表示2mol氫氣跟1mol氧氣完全反應(yīng)生成水蒸氣時，放出483.6 kJ熱量。ΔH的單位為kJ·mol-1，ΔH為負(fù)值表示該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

[分組討論]

1. 熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式的區(qū)別。

2. 2H2（g）+O2（g）2H2O（g）；ΔH=-483.6 kJ·mol-1

2H2（g）+O2（g）2H2O（l）；ΔH=？

以上兩個熱化學(xué)方程式的ΔH是否相同？說明原因。

3. 化學(xué)方程式2H2+O2點(diǎn)燃2H2O和H2+1/2O2點(diǎn)燃H2O有何不同？

4. H2（g）+1/2O2（g）H2O（l）；ΔH=a kJ·mol-1。a=？

5. H2O（l）H2（g）+1/2O2（g）；ΔH=b kJ·mol-1。b與a的關(guān)系如何？

[分析、歸納]從引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)的狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）會影響反應(yīng)熱的大小，說明在熱化學(xué)方程式中要標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)；讓學(xué)生知道熱化學(xué)方程式計量數(shù)可以用分?jǐn)?shù)表示；讓學(xué)生知道計量數(shù)與熱值的關(guān)系。

[講授]化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子的重新組合。在反應(yīng)中，舊分子→原子→新分子，舊化學(xué)鍵的破壞和新化學(xué)鍵的形成所發(fā)生的能量變化。我們就可以通過化學(xué)反應(yīng)過程中斷開舊的化學(xué)鍵所吸收的能量與形成新的化學(xué)鍵所放出的能量變化來判斷這個化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。endprint

[問題]對于化學(xué)反應(yīng)：4H2（g）+2O2（g）4H2O（g），已知拆開2 mol H-H鍵需要消耗872 kJ能量，拆開2 mol O-O鍵需要消耗992 kJ能量，形成水分子中的2 mol H-O鍵能夠釋放926 kJ能量。你能根據(jù)以上的數(shù)據(jù)判斷4H2（g）+2O2（g）4H2O（g）是放熱反應(yīng)還是放熱的反應(yīng)嗎？請通過計算回答。

[學(xué)生活動]計算，討論。

[講授]可以根據(jù)反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量差來判斷某化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時，反應(yīng)表現(xiàn)為吸收能量，以吸熱的形式發(fā)生反應(yīng)，稱為吸熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時，反應(yīng)表現(xiàn)為放收能量，以放熱的形式發(fā)生反應(yīng)，稱為放熱反應(yīng)。

[媒體展示]化學(xué)反應(yīng)中能量變化與反應(yīng)物和生成物總能量的關(guān)系

[討論、分析、歸納]課本“交流與討論”欄目的內(nèi)容。

[過渡]氫氣可作燃料，還有很多用途。還有哪些物質(zhì)常用作燃料？

[板書]三、可燃物質(zhì)燃燒放出的熱量是否一樣呢？

[思考]1. 物質(zhì)量相同的不同的可燃物質(zhì)燃燒所放出的熱量一樣嗎？

2. 甲烷、煤氣代替煤炭作為民用燃料，有什么好處？

[板書]1. 不同的燃料燃燒的熱值比較

2. 如何科學(xué)合理應(yīng)用燃料

[學(xué)生活動]通過引導(dǎo)學(xué)生讀書、同伴互助，師生交流，自主解決問題。了解可燃物質(zhì)燃燒如何提高燃燒效率的途徑，懂得利用生活垃圾制取沼氣燃料，減少燃料對環(huán)境的污染。

[本節(jié)小結(jié)]化學(xué)反應(yīng)中能量變化可以看成是舊化學(xué)鍵的破壞和新化學(xué)鍵的形成所發(fā)生的能量變化。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們應(yīng)該懂得以下知識：

1. 化學(xué)反應(yīng)的判斷依據(jù)是有新物質(zhì)生成，反應(yīng)前后的總能量是不同。

2. 任何化學(xué)變化不但要遵循質(zhì)量守恒還要遵循能量守恒的規(guī)律。

3. 如何用化學(xué)變化前后的能量變化以熱量形式表示出來。

4. 吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的定義和判斷的方法。

5. 熟練書寫熱化學(xué)方程式并懂得熱化學(xué)方程式表示的意義。

6. 不同的可燃物質(zhì)燃燒釋放的熱量不一樣，學(xué)會如何提高可燃物質(zhì)燃燒的利用率，保護(hù)好我們的環(huán)境。

四、 板書設(shè)計

化學(xué)反應(yīng)中的熱量

1. 化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化

2. 吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的定義

3. 熱化學(xué)方程式的書寫

4. 可燃物質(zhì)的燃燒能量變化

五、 教學(xué)反思

能量包含熱量，熱量是能量的一種，在教學(xué)過程中不能混為一談。教學(xué)設(shè)計中，先介紹能量再介紹熱量（概念從大到小），還是先介紹熱量再介紹能量（概念從小到大），教學(xué)效果各有千秋。

設(shè)計直觀、有趣、源于生活的實(shí)驗(yàn)，如用生石灰煮雞蛋、自熱食品等實(shí)驗(yàn)化學(xué)，能讓學(xué)生樂于探索、發(fā)現(xiàn)化學(xué)問題，感受化學(xué)是有用的。endprint