第二单元 化学反应中的能量课程导入

2-1 化学能与热能

教学目标

知识与技能：

1、知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因；了解放热反应和吸热反应，知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量的决定因素；

2、通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能的应用及其对人类文明发展的贡献。

过程与方法：

1、通过实验，理解化学反应中能量变化主要表现为热量形式，形成吸热和放热的概念；

2、通过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。

情感态度与价值观：

通过实验培养学生的探究意识，提高学生的观察、思考的能力，体现合作学习，让学生自主地获取知

识，感受到学习的乐趣。

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：

[创设问题情景]

氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？为什么？

[学生思考、讨论]

氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸。这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀。

[进一步思考]

反应中的热量由何而来？

氢气和氯气反应的本质是什么？

[学生思考、讨论]

从化学键角度分析氢气和氯气反应的本质。

板书：一、化学键与化学反应中能量的变化关系

[教师补充讲解]

化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相

互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H键，1mol Cl2中含有1mol Cl-Cl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，断开1mol Cl-Cl键要吸收242 kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431 kJ的能量。这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。

[归纳小结]

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、

能量是守恒的。

[练习反馈] 已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸收496 kJ的能量，形成水分子中的1mol H-O键要放出463 kJ的能量，试说明2H2+O2=2H2O中的能量变化。

[讲解] 刚才我们从微观的角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么，又怎样从宏观的角度来判断一个反应到底是放热还是吸热的呢？各种物质中都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储存有化学能。化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能也不同。在化学反应中，随着物质的变化，化学能也随之改变，如H2

与Cl2、O2的反应。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？

[学生讨论、交流] 1、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的总能量和生成物的总能量的相对大小。

2、画出反应物、生成物总能量的大小与反应中能量变化的关系示意图。

[思考与分析] 甲烷燃烧要放出热量，水电解产生氢气和氧气，试从化学键和物质所含能量的角度分析气原因，并说明反应过程中能量的转变形式。

[提出问题] 前面我们通过对具体反应的分析，从微观和宏观两个角度探讨了化学反应中能量变化的主要原因，知道了化学能和其它能量是可以相互转变的，还知道化学反应中能量变化通常表现为热量的变化。那么，怎样把物质变化和热量变化统一地表达出来呢？你可以在和同学讨论的基础上提出自己的想法，并对其他同学提出的表达方式作出评价。

[创设问题情景] 在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？触摸试管外壁时有何感觉？说明什么问题？并要求学生写出反应方程式。

[结论] 生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙，试管发烫，说明反应放出了热能。

[联系实际]农村建造房子时“发灰”（即生石灰加水生成熟石灰的反应），邻居们便会拿鸡蛋或蕃薯埋到灰（生石灰）里，很快鸡蛋或蕃薯就会熟透了？这其中的道理是什么呢？

[讲解分析] [设问]热能是能量的一种表现形式。那么，除刚才的这个反应，其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢？其表现形式又是怎样的？根据你已有的知识经验举例说明。

[学生举例、说明] [归纳小结]物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。

板书：二、化学能与热能的相互转化

[设疑]那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？这将是我们本节课研究的主要内容。下面我们通过实验来进行研究、探讨，从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。

[演示实验]铝片与盐酸的反应

在一支试管中加入2-3mL６mol/L的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化．

[记录现象]有气泡冒出，用手触摸有热的感觉 [得出结论]

铝与盐酸反应的过程放出热量。

[演示实验]

[记录现象] 有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有冰凉的感觉。

Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl = BaCl2+ 2NH3↑+10H2O

[得出结论]

Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应的过程吸收热量

[小结]化学反应中的能量变化经常表现为热量的变化，有的放热，有的吸热。

（1）有热量放出的化学反应叫做放热反应

（2）吸收热量的化学反应叫做吸热反应

[设疑]通过前面的学习，我们知道燃烧反应、金属与酸的反应是放热的，而氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热的，那么，作为一类重要而常见的反应，酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢？下面，我们通过实验来揭开这个秘密。

[演示实验] 实验步骤

量取20mL6mol/LHCl，倒入小烧杯，测其温度

量取20mL6mol/L的NaOH，倒入小烧杯，测其温度

温度(℃)

将NaOH 溶液缓慢倾入盛有盐酸的烧杯中，边加边搅拌，测其温度

[讨论与交流] 1、通过实验，你得出什么结论？如何解释？

2、通过这个实验，你学到了哪些知识？学会了哪些研究方法？

3、要明显的感知或测量反应中的热量变化，实验中应注意哪些问题？假如要让你设计一个能较准确地测量反应中热量变化的装置，它的大体构造是怎样的，你可以和同学交流探讨共同确定。

[教师讲解] 中和反应都是放热反应。中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。

[归纳小结]

常见的放热反应：

（1）所有燃烧反应 （2）中和反应 （3）大多数化合反应 （4）活泼金属跟水或酸反应

（5）物质的缓慢氧化 常见的吸热反应：

（1）大多数分解反应 （2）几个物质的例子

C+CO2＝2CO H2+CuO＝Cu+H2O C+H2O＝CO+H2 Ba(OH)2· 8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2O等。

板书设计：

第二章

化学反应与能量

第一节

化学能与热能

一、化学键与化学反应中能量变的关系

1、化学反应的本质：

断键吸收的总能量

< 成键放出的总能量

化学反应放出能量

断键吸收的总能量

> 成键放出的总能量

化学反应吸收能量

2、化学反应中反应物和生成物的总能量的大小

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

3、放热反应和吸热反应

化学反应中放出能量的反应称为放热反应。

化学反应中吸收能量的反应称为吸热反应。

二、实验探究

实验一：铝与盐酸反应

方程：6HCl+2Al=3H2↑+2AlCl3

结论：铝与盐酸反应放出热量

实验二：氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应

方程：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O 结论：氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应吸收热量

实验三：酸碱中和反应

结论：酸碱发生中和反应放出热量

三、常见的放热、吸热反应

四、化学能与热能的应用

教学回顾：

本节课我们结合已有的知识经验，以实验为主要的研究手段，初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。通过实验引导学生学习易于掌握。课堂教学效果较好。