第二单元 化学反应中的能量公开课教案（教学设计）

一、教学内容分析：

本节课是苏教版《必修2》专题2第二单元第一节课，专题2的主题是化学反应与能量转化，除第一单元从反应速率和反应限度两个角度深入的认识化学反应外，接下来的三个单元都是讨论化学反应与能量转化。本节课是第二单元的首节课，其任务就是将学生认识化学反应的视角由关注物质变化转向关注能量变化，拓展学生认识化学反应的角度。而化学能与热能之间的转化较为常见同时与学生生活、学习甚为密切，故以此内容放于首位置。 依据学生认知发展从定性到定量的规律，本节课安排对教材顺序稍作调整，第一课时主要定性讨论化学反应中的热量变化，包括认识放热反应和吸热反应并解释化学反应伴随能量变化的原因；第二课时继续学习定量分析和表示表征，包括化学反应的热效应及热化学方程式的书写和意义。

二、学习者分析：

学生学习本课之前，在初中阶段了解化学反应通常伴随有能量变化，可表现出发光、放热等现象，知道一些化学反应需点燃、加热、高温等条件；在必修2专题1中学习过化学键的内容，了解“化学反应本质是旧键断裂和新建形成”。因此教师要在学生已有的知识经验基础上，应用自主学习、实验、阅读、小组讨论、模型展示等多种方法，引导学生从能量的角度考虑化学反应，通过主动的活动建构知识，完善认知结构，从而提高化学学科核心素养。

三、教学目标：

1. 通过收集生产生活中的一些实例，让学生了解化学能与热能、电能、光能等能量形式相互转化；知道放热反应和吸热反应的概念及常见典型反应；

2. 能够宏观能量转化到微观的化学键变化的视角认识化学反应中的能量变化，学习从宏观辨识和微观探析研究化学变化的方法；

3. 通过实验感受、原因剖析化学反应中的能量变化，认识科学要透过现象看本质，由定性判断到定量分析的方法；

4. 了解化学变化中的能量变化与人类、社会的关系，增强社会责任意识。

四、教学重点：

认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，了解化学反应中热量变化的实质。 五、教学难点：

从化学键的角度认识反应放热或者吸热的实质。

六、课堂准备：

多媒体课件，球棍模型，课前预习学案，当堂检测试题，

实验准备：镁条，稀盐酸，氢氧化钡晶体，氯化铵晶体，塑料袋，试管等

七、教学设计思路及流程：

1. 教学思路：

（情境引入）学生在学习本课之前并不一定十分清楚化学能可以与哪些不同形式的能量进行相互转化，所以本课的情境引入选择了一个现象丰富、能量形式多样且极具带入性的火箭升空瞬间视频作为开端，既能丰富学生的认知又能引起学生的注意。接下来通过学生相互交流生活中的化学能与其他能量转化的具体实例，帮助学生认识化学反应的视角由关注物质变化转向关注能量变化，在这节课重点讨论化学反应中的热量变化。

（实验设计）随后在学生已知的基础上，通过分组实验让学生亲自感知化学反应中的热量变化，特别改进了氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的吸热反应的实验，既要保证有明显的现象

还要考虑环保，这样学生才有清晰的实验感知，为找到现象背后的本质奠定基础。

（重、难点突破）这节课的重点和难点是理解化学反应中能量变化原因，特别是微观角度，设计时首先借助于球棍模型比较形象展现断键时的能量变化，然后非常粗浅的认识键能的涵义，其引入只是为了方便比较化学反应中能量的释放或吸收的分析，增加一些感性认识，尽量使微观的认知直观化、可视化，从而降低理解的难度。而从宏观角度理解化学反应中能量变化原因时，主要是利用坐标图，当然设计时所使用的例子是火箭燃料燃烧的实例，让学生又一次认识到化学在生产生活中的应用。最后让学生联系微观和宏观两个角度解释火箭燃料燃烧时发生反应的能量变化，从而更好的让学生理解能量变化的原因，突出重点突破难点。

2. 设计流程：

本教学设计以“火箭发射”为情境素材，围绕学生认识冲突即“为什么化学反应伴随着能量的变化”这一核心问题，从物质到能量、从已知到未知、从现象到本质、由宏观到微观、由理论到实践，逐步完善化学概念的认知和发展，并在多样化的活动中发展化学学科核心素养，教学设计流程如下图1：

情境线

如何感知？

（从已知到未知）

放热反应和吸热反应

（从现象到本质）

宏观：反应物和生成物的总能量

为什么？

（核心问题）

（从宏观到微观）

微观：化学键的断裂和形成

（从理论到实践）

节约能源

图1

教学设计流程

八、教学过程：

图形模型

实验感知

问题线

哪些形式？

化学能与热、光、电能的转化

知识线

活动线

交流、讨论

化学反应伴随着能量1

创设情境，引出主题

【情境引入】火箭发射点火瞬间成功发射的视频，引导学生思考火箭升空的原理。

【ppt】展示火箭燃料反应的原理

【问题线索1】化学反应中能量变化在我们日常生产生活中随处可见，有哪些具体能量形式呢？课前大家收集一些具体的实例，下面让我们分享一下各组的成果。

模型假设、解释

什么用途？

查阅资料

【学生活动1】每组代表以图片、资料、实例讲解收集到的化学能与一种能量的转化的实例。其他小组认真倾听、扩大自己的视野。

【教师】教师综合评价各小组成果。回答教材上的“你知道吗”中的能量转化。

【学生归纳】化学能可以和为热能、电能、光能等相互转化。

【教师】本单元着重讨论化学能与热能的转化。

设计意图：通过众多的实例认识化学反应中的能量的变化并不等同于化学反应中热量的吸收和释放。化学反应的能量变化，可以以不同的能量形式呈现，如热、光的吸收和释放，电能、电磁波的吸收和释放等。许多化学反应中伴随着热量的吸收或释放，在这些反应中，能量的变化也不一定全都以热量的形式呈现。在这里通过学生收集的具体实例和书上“你知道吗”栏目化学反应中伴随着能量的变化，且能量的形式多种多样，为后续学习化学能与电能的转化打下了基础。

2

实验探究，感受宏观现象

【问题线索2】如何感知化学反应中热量变化？

【学生活动2】阅读PPT上的实验步骤及注意事项，准备实验。

【分组实验】四人一组，做好分工，观察实验现象、记录实验现象。

实验一：向试管中放入用砂纸打磨过的镁条，加入2mL（约一滴管）2mol·L-1的盐酸，用手触碰试管外壁。

实验二：塑料袋中装有5gNH4Cl晶体和10g氢氧化钡晶体[Ba(OH)2 · 8H2O]（改进实验如图2），实验时，去掉中间的橡皮筋，请不要打开封口，将两种试剂充分混合，感受变化。

【观察思考】1．实验现象如何？2．通过实验得出什么结论？

【归纳】化学反应从热量的角度分成放热反应和吸热反应。

【板书】用化学能与热能相互转化的方式表示放热反应和吸热反应。

图2：吸热反应实验改进

设计意图：实验过程能为学生提供证据，发展学生的感性认识。放热反应学生较为熟悉，所以实验一让学生再次感知了放热反应。但吸热反应学生接触的较少，并且有些吸热反应需要高温或加热等条件才能发生，所以吸热现象一般无法直接感知观察到。所以实验二混合物温度越来越低的现象给了学生产生极大的感官刺激，效果极其明显。为了减少氨气的刺激性气味且避免其他实验现象的干扰，我们特意设计了封口袋，这样学生在充分混合两种物质的过程中，温度下降就成为学生观察实验过程中最大的感受。同时这一实验也丰富了学生认知：原来吸热反应也有不需要加热的，这为吸放热反应与反应条件的关系提供了例据。

3

宏观辨识与微观探析相结合，探究原因

3.1

利用图形模型，宏观辨识原因

【问题线索3】为什么化学反应中会有热量变化？

【小组讨论、汇报】能量不同，反应物的总能量与生成物的总能量是有区别的。

设计意图：学生根据已有的认知和刚刚从实验过程中获得的感性认识，从这些宏观的表象中学生可以搜寻到关于能量的答案。

【图形模型】根据能量守恒，如图3：这两幅图代表那种类型的反应？

图3：化学变化中的能量变化

【学生活动3】第一幅图反应物的总能量大于生成物的总能量，此为放热反应；第二幅图反应物的总能量小于生成物的总能量，则为吸热反应。

设计意图：利用图像这种直观的表达方法，让学生根据能量守恒从宏观能量的角度认识放热反应和吸热反应。在此，学生就明白了化学反应的过程也是能量存储和释放的过程，进一步强化了“化学反应一定伴随着能量的变化”。

【提问】火箭推进剂中的燃料发生的反应符合哪一幅图呢？

【学生】放热反应。

【PPT】展示火箭燃料发生反应的能量变化图，如图4：

【追问】为何放热反应过程开始要先吸热呢？

设计意图：学生个人已有认知结构先同化情境中的信息，顺利回答第一个问题，而后这个问题打破了学生头脑中先有的平衡，形成了认识冲突，激发了学生寻求原因的热情，促使学生主动探究新的原因，达到知识的再建构。

3.2

利用模型建构

微观探析原因

【小组合作交流】先发起阅读然后发挥小组协作的作用，有的同学可以在书上找到答案。

【汇报】从化学键的角度分析原因。

【教师】我们以氢气和氯气反应的例子来理解微观角度的原因。

【小组合作】请用球棍模型来表示氢气和氯气的微观变化。

【教师】请一组同学通过模拟的过程来阐述对这个过程的理解。

【模型解释】反应发生时氢氢键断键、氯氯键断键，断键需要吸收能量（故意用很大力气拆开模型，很形象，其他同学虽笑但都是认同的），形成新的氢氯键释放能量。

图4：火箭燃料燃烧的能量变【追问】是吸收的能量多还是放出的能量多呢？有没有这样的数据？

【学生回答】键能

【计算】然后根据键能的相关数据（如图5）进行计算，最后得出该反应是放热反应。

【小结板书】从微观角度（略）

设计意图：“化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因”，“可由键能数据进行判断和计算”是本节课的重点也是难点。但当用问题引起学生对微观的关注，他们便会搜索出头脑中原有的关于“化学反应是分子分为原子、原子重新组合”“原子间强烈的相互作用称为化学键”

等这些已有的认知，应用证据与推理、模型与解释、符号与表征等学习方法，在小组合作、讨论交流等多样化方式下，将这些已有认知进行再加工、重组，从而得出结论。

3.3

宏微观结合

深度剖析

【PPT】再回到我们刚才的问题，为何放热反应中有吸热的过程？

【证据推理】有了微观角度的原因解释，学生的回答水到渠成。学生还会补充说：难怪火箭发射要这么郑重其事的点火呢。

设计意图：火箭燃料反应的原理及其能量变化过程图的反复使用，能够引发学生的深入思考，一则学生同化微观角度解释化学反应中能量变化的原因，同时顺化了宏观和微观两种角度的关系，通过微观化学键的断裂和形成情况反推宏观物质发生反应的条件；二则学生看待生活中常见反应的眼光就有了不同，他们突然明白，为何火箭发射时要“点火”，进而拓展到为何燃料在燃烧的时候需要“点燃”。如果没有这个吸热过程，世界将会不可想象。

4

整理归纳，拓展认知

【教师】常见的放热反应和吸热反应有哪些呢？

【小组交流讨论】小组同学交流预习学案中自主学习2内容与教材35页“交流讨论”栏目，归纳常见的放热反应和吸热反应。

【汇报】代表汇报，其他小组认真倾听，及时提问、补充。

【教师、学生共同归纳】教师针对学生的交流、讨论做相应的评价和补充。特别提出三个问题：一是铝热反应的条件，二是由此得出的反应条件与吸放热反应的没有必然联系，三是反应类型与放热反应和吸热反应没有必然联系。

【教师】这些放热反应和吸热反应在生产生活中有哪些具体的用途，请举例说明。

【学生】利用发热反应可获取大量的热，比如发射火箭、化石燃料的燃烧、甚至是人和动物的生命活动等。利用吸热反应，可以高温冶炼金属、分解化合物等。

设计意图：丰富学生对吸放热反应的认识及其用途的了解，开拓了学生的视野，让学生认识到通过化学反应转化的热能为人类生存和发展提供了能量和动力，而热能转化为化学能又是化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。体会化学在生产生活科研等领域的广泛使用，提高了社会责任感。

图5 H2和Cl2反应生成HCl过程示意图

5

回顾总结，延续认知

【教师】今天我们对化学反应中的热量变化有了新认识，大家回顾本节课的内容。

【问题探讨】既然自然界能量是守恒的，不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式

，那为什么还要提倡“节约使用能源”呢？请以此为题，写一篇论文。

设计意图：以开放式的问题结课，可以发散学生的思维，在思考的过程中也实现对内容的归纳总结，有开放的问题能为学生将来进一步认知留下空间，让学生感受到知识的浩瀚。