1、第一节 化学反应与能量变化第2课时 本章教材分析1.教材地位和作用(1)本章内容分为两个部分化学反应与能量变化、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点 和进程的入门性知识。同时，本章内容又在社会生产、生活和科学研究中有广泛的应用，对人类文明进步和现代化发展有重大价值，与我们每个人息息相关。因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修4化学反应原理中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统、深入地学习化学反应
2、与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4化学反应原理的学习奠定必要的基础。学生通过学习化学能与热能、化学能与电能的相互转化及其应用，对化学在提高能源的利用率与开发新能源中的作用与贡献有初步的认识；通过引入新型化学电池开发与利用的知识，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的学习与讨论，学生将对化学反应的条件有更深的认识。这些都会增进学生对化学学习的兴趣，使学生体会化学学习的价值。(2)内容的选择与呈现新课程标准关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段
3、性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的状态。根据新课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，在此只点出化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将化学反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。关于化学能与热能、化学能与电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置化学电池，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。在化学电池中，通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化
4、学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。关于化学反应速率及其影响因素，通过实例和实验使学生形成初步认识，不涉及对反应速率进行定量计算或同一反应中不同物质间反应速率的相互换算。反应限度是通过实验和化学史实(炼铁高炉尾气之谜)来说明其存在，虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但未从原理、定义的高度予以重点讨论。反应条件的控制是建立在上述二者的基础之上，选取了“燃料的燃烧效率”这一常见的典型例子进行综合分析，从中了解控制反应条件的重要性，训练分析问题的思路与方法。这一实例分析，既与学生的日常生活经验相联系，又与初中“燃料的燃烧”相衔接。本章在选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合，对化学概
5、念或术语(如化学能、化学电池、催化剂、反应限度等)采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度。同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科(如物理、生物等)相联系，力求使本章学习内容在相应的“知识生态”中呈现，体现其知识的生长性、环境性、综合性和发展性。2.教学重点和难点教学重点(1)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。(2)化学能与电能之间相互转化。(3)化学反应速率和反应的限度。教学难点(1)化学能与热能之间的内在联系。(2)化学能转化为电能的原理。(3)化学反应的限度。 教材分析本节课分为两个部分：第一部分，化学能与热能的相互转化；第二
6、部分，化学键与化学反应中能量变化的关系。在第一部分中通过两个实验，说明化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，提出吸热反应和放热反应的概念。这部分内容强调了科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间的相互转化及其研究过程，会定性和定量的研究化学反应中热量变化的科学方法强化理论对实践的指导作用。在第二部分中教材先从化学反应的本质是旧键断裂吸收能量和新键生成释放能量的角度入，说明化学键与能量之间的密切联系，揭示化学反应中能量变化的主要原因；后分析化学反应过程中反应物和生成物总能量的不同，揭示化学反应与吸收还是放出能量的关系，后面强调“与质量守恒一样,能量也是守恒的”的观点奠定
7、了基础。教材为了拓宽学生的科学视野，文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系，使学生建立正确的能量观。 学情分析学生们通过自己所掌握的化学知识及生活常识已经对化学反应伴随能量变化有了一定的感性认识，本节内容就是要在此基础上将化学反应与能量的关系初步上升为理性认识：任学反应都会有旧键断裂和新键生成，只是旧键断裂吸收的能量和新键生成释放的能量不同；任何化学反应都会因反应物和生成物总能量的不同而伴随能量的变化。 教学目标【知识与技能】(1)了解化学键与能量之间的密切联系。(2)掌握化学反应中能量变化的主要原因。【过程与方法】(1)知道化学键的断裂和形成是化学反应中
8、能量变化的主要原因。(2)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。(3)学习图表表示吸热反应和放热反应中能量变化的方法，提高观察、分析图表的能力。【情感态度与价值观】(1)通过实验激发学生对化学学习的兴趣和情感。(2)通过研究课题，学习调查研究的方法，培养学生的实践和创新能力。 教学重难点【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。 教学过程一、导入新课【投影】中国面对能源危机的新闻图片。我国能源消费总量已经位居世界第二，约占世界能源消费总量的12%。2013年，我国
9、能源消费总量中煤炭占67.2%，石油占22.7%，天然气占2.8%，水电占7.3%。目前我国面临着常规能源资源约束、过分依赖煤炭污染严重、能源利用效率低等问题。中国石油、天然气资源短缺，需要充分利用国内外两种资源、两个市场，在做好石油节约与替代的同时，要走出国门，积极参与世界油气市场的开发与资源分享，扩大能源的对外贸易和投资。二、推进新课教学环节一：了解化学科学与能源的关系【讲述】能源危机已成为制约一个国家发展的瓶颈，今天我们以化学的眼光来研究能源。【板书】第二章 化学反应与能量变化【学生阅读】能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。人类文明始于用火热能的使用，现代社会的一切活动(从
10、衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等)都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。可以说能源是现代物质文明的原动力，与我们每个人息息相关。在现代广泛使用的各种能源中，哪些与化学密切相关？而对能源枯竭的危机，提高能源的利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向，在这方面化学能作出什么贡献？本章将初步讨论这些问题。【问答】本章讨论的问题：在现代广泛使用的各种能源中，哪些与化学密切相关？面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向，在这方面化学能做出什么贡献？【学与问】煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来？与化学物
11、质及化学反应有什么关系？石灰石经高温煅烧生成生石灰，高温提供的热能在分解反应中起什么作用？【板书】第一节 化学反应与能量教学环节二：化学反应中化学能与热能的转化【板书】一、化学能与热能的相互转化【讲述】化学反应的过程中伴随着能量变化，通常表现为热量的变化。【投影】吸、放热与能量关系。【板书】化学反应 放热反应：放出热的化学反应 吸热反应：吸收热的化学反应【投影】【小结】依据能量守恒，可总结为如下公式：E(反应物)=E(生成物)+Q (能量守恒定律)Q0为放热反应 Q0为吸热反应教学环节三：化学反应中能量变化与化学键断裂、生成的关系【复习】化学键：使离子相结合或原子相结合的作用力。键能：拆开1
12、mol某化学键所需的能量或形成1 mol该化学键所释放的能量。单位：kJ/mol。【讲解】化学反应过程中伴随着能量变化，在化学反应过程中存在旧键的断裂和新键的形成，旧化学键断裂，要吸收能量；新化学键形成，要放出能量。【板书】二、化学键与化学反应中能量变化的关系【分析】2HH中能量变化？Imol H2中含有1mol H-H键，在25、101 kPa条件下，由H原子形成1 mol H-H键，要放出436 kJ的能量，而断开1 mol H-H键重新变为H原子，要吸收436 kJ的能量。【类比分析】CH44C-H(吸收能量：4 mol415 kJ/mol=1 660 kJ)【例题】以氢气在氯气中燃烧为
13、例，用化学键的观点分析化学反应的本质过程。H2 + Cl2 点燃 2HClH-H Cl-Cl H-Cl断开化学键吸收能量 形成化学键释放能量(设计意图：通过举例说明化学键与能量的关系，为知识的递进深化提供基础。)【提升】在反应H2+Cl2点燃 2HCl中，已知H-H键的键能为436 kJ/mol，CI-Cl 键的键能为247kJ/mol，H-CI键的键能为431 kJ/mol，判断该反应是反应。解析：(1)化学键断裂时需要吸收能量。如果1mol H2与1mol Cl2发生反应，断裂化学键吸收的总能量为436 kJ + 247 kJ= 683 kJ；(2)化学键形成时需要释放能量。生成2 mol
14、 HCI释放的总能量为431 kJ+431 kJ=862 kJ；(3)化学键形成时需要释放的能量大于化学键断裂时需要吸收的能量，故反应放热，放出的热量为862 kJ - 683 kJ=179 kJ。【讨论】为什么有的化学反应会放出热量，而有的化学反应却需要吸收热量呢？【结论】是由旧键断裂吸收的能量和新键形成释放的能量的相对大小不同决定的，且键能越大，对应物质越稳定。【小结】1.化学反应的特点是有新物质生成，生成物和反应物总能量不同。2.化学反应中要遵循能量守恒。3.反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热。如果二者能量比较接近，则放热和吸热不明显。4.物质稳定性与键能、能量高低的关
15、系：物质本身所具有的能量越高越不稳定键能就越小。【过渡】一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于反应物断开化学键吸收的能量和生成物形成化学键释放的能量的相对大小，或者说取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。教学环节四：化学反应中能量变化与反应物的总能量、生成物的总能量的相对大小的关系【小组讨论】吸热反应和放热反应中，反应物本身所具有的能量和生成物本身所具有的能量之间的大小关系分别如何？ (提示：可从能量守恒角度分析)【板书】2. E(反应物) E(生成物)放出能量E(反应物) E(生成物)能量；E(反应物)E(生成物)释放能量；E(反应物)E(生成物)吸收能量，可
16、知A，E(反应物)E(生成物)释放能量；C，E(反应物)=E(生成物)既不吸热也不放热，且这类反应事实上并不存在。答案：A随堂检测：1.D2.AC3.D4.D5.CD6.BD四、课堂小结1.化学反应放热或吸热可以从两个方面进行理解，一个是化学键的断裂和生成；另一个是反应物、生成物的相对大小。2.键能越高的物质性质越稳定，本身所含能量越底。 板书设计第二章 化学反应与能量第1节 化学反应与能量变化第2课时 化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学能与热能的相互转化化学反应 放热反应：放出热的化学反应 吸热反应：吸收热的化学反应二、化学键与化学反应中能量变化的关系1.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因2. E(反应物) E(生成物)放出能量E(反应物) E(生成物)吸收能量三、人类利用能源的三个阶段 13 / 13
