第二单元 化学反应中的能量教案和学案内容

苏教版高一化学教学设计

专题2

化学反应与能量转化

嘉兴五高 傅玥

一、本专题在《普通高中化学课程标准》中的说明：

内容标准

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。

2．通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。

活动与探究建议

①查阅资料：化学能转化为热能、电能在生产、生活中的应用。

②实验：原电池的原理，电解原理。

③实验：用生活中的材料制作简易电池。

3．举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。

④市场调查：不同种类电池的特点、性能 4．认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃与用途。

料和研制新型电池的重要性。

⑤实验探究：温度、催化剂对过氧化氢分 5．通过实验认识化学反应的速率和化学反应的解反应速率的影响。

限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作 ⑥设计实验：证明某些化学反应的可逆性。 用。

二、本专题在三种版本新教材中的呈现：

人教版

第二章

化学反应与能量

第一节

化学能与热能

化的关系

第二节

化学能与电能

二、发展中的化学电源

一、化学反应的速率

二、化学反应的限度

三、化学反应条件的控制

归纳与整理

苏教版

专题2 化学反应与能量转化

第一单元

化学反应速率与反应限度

化学反应限度

燃料燃烧释放的热量

第三单元

化学能与电能的转化

化学电源

电能转化为化学能

第四单元

太阳能、生物能和氢能的利用

太阳能的利用

物质能的利用

氢能的开发与利用

回顾与总结

1 鲁科版

第２章

化学键化学反应与能量

第１节

化学键与化学反应

一、化学键与化学反应中的物质变化

二。化学键与化学反应中的能量变化

第２节

化学反应的快慢和限度

一、化学反应的快慢

二、化学反应的限度

第3节

化学反应的利用

一、利用化学反应制备新物质

二、化学反应为人类提供能源

本章自我评价

一、化学键与化学反应中能量变化学反应速率

二、化学能与热能的相互转化

第二单元

化学反应中的热量

一、化学能与电能的相互转化

化学反应的热效应

第三节

化学反应速率和限度

化学能转化为电能

三、本专题的地位与作用：

本专题内容分为两个部分——化学反应速率和限度、化学反应与能量，均属于化学反应原理范畴，是化学学科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，本专题内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与每个人息息相关。

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，在选修模块“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与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。因此本专题内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。

通过化学能与热能、电能的相互转化及其应用的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有一个初步认识；通过新型化学电源开发利用的介绍，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讨论，学生对化学反应的条件将从原理上加深认识。这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。

四、本专题的教学建议和教材分析：

1、教学建议：

（1）在本单元的教学中，要从学生已有的相关知识和生活经验出发，积极引导学生自主学习和合作学习，从而顺利地对新知识进行建构。

（2）充分运用实验探究的方法，引导学生探究化学反应速率原理、原电池和电解原理。培养学生探究能力和分析、解决问题的能力。

（3）将多媒体技术应用于化学反应速率、原电池、电解、新能源的开发和利用等方面，使宏观现象微观化、抽象问题直观化，加深学生对知识的理解。

（4）利用网络等资源，引导学生对本单元的相关知识进行搜索，帮助学生进行自主学习，强化学生对知识的理解，拓展学生的知识面。

（5）通过本单元学习，引导学生从能量的角度认识化学现象，并帮助学生全面认识自然、环境、能源和社会的关系，让学生了解能源问题与化学科学的密切关系，认识能源对社会发展的重要性。

2、教材分析：

第一单元

化学反应速率与反应限度

本单元教学内容分为两部分：

第一部分，从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手，引出反应速率的概念。从此基础上通过实验探究，总结影响化学反应速率的因素。这部分内容是后面学习化学反应限度概念的基础。

第二部分，在对影响化学反应速率的因素进行实验探究和总结后，教材又设置新的实验探究，让学生发现化学反应限度问题，经过对该问题的再认识，逐步形成了化学反应限度的概念，并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。

本单元教学设计的指导思想，是由浅入深，从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。

采用“指导发现与问题解决相结合”教学模式进行教学更能体现上述教学指导思想。

关于化学反应速率及其影响因素，是通过实例和实验使学生形成初步的认识，但不涉

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及对同一反应中不同物质间反应速率的相互换算和比较用不同物质表示的化学反应速率大小。外界因素对反应速率的影响是通过实验和生活体验感性地说明的，只要能解释一些简单的问题就可以了，不要求从活化分子、有效碰撞等概念来理解。

化学反应限度是通过实验和事实感性地说明其存在，虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但未从原理的、定义的高度予以重点讨论，因此只要知道可逆反应有一定的限度，反应物不能完全转化为生成物，化学平衡状态下化学反应仍在进行即可，对化学平衡状态的特征和影响化学平衡的因素和可逆反应有关转化率的计算不宜拓展。反应速率条件的控制是通过举出实例、提出问题、解决问题的方法来得以体现（P29“问题解决”、P31“练习与实践”，而反应限度条件的控制则未过多涉及。值得注意的是人教版专门选取了“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（见人教版P46）。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，在《07必修考试说明》中也有明确要求（BⅡ），值得引起重视。

说明：不宜拓展：①

比较用不同物质表示的化学反应速率大小。

②

化学平衡状态的特征和影响化学平衡的因素。

③

可逆反应有关转化率的计算。

例题1：17. 下列措施不能增大反应速率的是（

）

A. 升高温度

B. 降低温度

C. 提高反应物浓度

D. 使用合适的催化剂

第二单元

化学反应中的热量

本单元的教学是围绕化学能和热能的关系而展开的。关于化学反应与能量之间的关系，学生在初中化学中已经有所了解，在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。本单元教学内容使学生从本质上认识化学反应与能量的关系。

教学内容分为两部分：

在第一部分中，教材先从化学键知识入手，说明化学键与能量之间的密切联系，揭示了化学反应中能量变化的主要原因。然后分析了化学反应过程中反应物和生成物的能量储存与化学反应吸收还是放出能量的关系，教材通过实验，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，学会定性和定量地研究化学反应中热量变化的科学方法，与人教版相比，苏教版引入了热化学方程式的书写和用ΔH表示化学反应放出或吸收的热量。

在第二部分中，教材为了加深学生对反应热的理解，以燃料燃烧释放的热量为例，图文并茂地说明了燃料燃烧反应前后中的能量变化，并顺势引入了键能的概念，使学生建立正确的能量观。

根据课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，只指出化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将反应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就可以了，至于燃烧放出热量的大小的计算不宜进行深入讨论，苏教版对此有一段文字描述（P35），不必将其转化为数学表达式并举例计算，人教版则未涉及，《07必修考试说明》也未对此作要求。

说明：以下内容不宜拓展：①

燃烧热、中和热等概念。②

利用热化学方程式进行有关计算时，不要涉及盖斯定律。

例题2（07江苏必修）：6. 下列说法错误的是（

）

A. CO燃烧是放热反应

B. H2SO4和NaOH反应是吸热反应

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C. CaO与H2O反应是吸热反应

D. CaCO3受热分解是吸热反应

第三单元

化学能与电能

生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而强烈的感性认识。当学生们了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。从能量转换角度看，本单元课程内容是对前一单元中“有些反应需要吸收能量，反应过程中热能、光能、电能等转化为化学能，……；有些反应能够放出能量，反应过程中化学能转化为热能、光能、电能等，……”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

关于化学能与电能的相互转化，苏教版讨论了化学能向电能的转化（原电池），化学能直接转化为电能的装置——化学电池，以及电能转化为化学能（电解池）。而人教版仅出现了前面两个内容，未对电能转化为化学能做具体阐述。通过原电池认识化学电池的化学原理和结构，在化学电池中通过介绍传统干电池（锌锰电池）和新型电池体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观，但各种常见化学电源的组成和化学原理并不应作为重点掌握；在电能转化为化学能中，并不要求上升为规律性的知识，比如电极反应中离子的放电顺序、活泼电极和憜性电极等以及复杂电极反应的书写。

说明：①

对构成原电池条件只作简单了解。

②

对电解反应中离子在电极上的放电顺序不作要求。

③

对除锌锰干电池和氢氧燃料电池之外的各种实用化学电源的反应原理不作补充讲解。

例题3（07江苏必修）：16. 右图是铜锌原电池示意图，下列说法正确的是：

A. 锌片逐渐溶解

B. 烧杯中溶液呈蓝色

C. 电子由铜片通过导线流向锌片

D. 该装置能将电能转变为化学能

例题4（07江苏必修）：25. A（1）如右图所示。铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）________________________。

空气

H2O

Fe Fe CZnFe

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

第四单元

太阳能、生物质能和氢能的利用

本单元分为三个部分：太阳能的利用、生物质能和氢能的利用。编者的主要目的是为了开阔学生的科学视野，图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中能量转化，太阳能、氢能、生物质能的利用以及各种新能源的利用。

在本单元的教学中，要注意较多地渗透化学社会学的观点，要求的知识比较浅显，但涉及的知识面广。这部分内容在课堂内不要讲解过深，过细和过多，应侧重于调动学生的学习兴趣和学习热情，引导学生充分利用课外教学资源进行学习，在课堂内建议选择有针对性的录像片断，具有说服力的图片，以及数据资料供学生观看和阅读，然后进行讨论和分析。同时，给学生一些学习问题和学习任务，鼓励学生充分利用课外教学资源进行学习，

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如上网学习，去图书馆查阅资料，到社会上去调研，寻找日常生活中与能量有关的现象等，也可下发一些课后阅读资料，让学生分析并写出报告。

说明：①

太阳能、生物质能、氢能的开发利用以常识性介绍为主，不宜进行技术细节上的拓展。

②

通过本单元学习，立足于现代生活和未来发展的需要，激发学生的求知欲望。

3、实验教学建议：

（1）比较Na2CO3、NaHCO3和酸反应产生CO2气体的快慢的实验因实验仪器简单、药品消耗较少、实验操作方便，可改为学生实验，以便近距离仔细观察。引导学生思考如何控制实验条件使实验结论更为可靠。实验操作时，可将两支试管中的盐酸同时倒入分别盛有碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的试管中作对比，使结论更为直观地展现。

（2）在做分析“影响过氧化氢分解反应速率的因素”的实验前应先请学生根据以往化学实验的经验，猜测可能会有哪些因素影响该反应速率，让学生设计如何通过实验来加以验证，并交流各自设计的实验方案。

因本实验内容较多，可将【实验1】、【实验2】、【实验3】由三组学生分别完成，再由各组汇报实验结果和得出的结论，这样可使课堂教学节奏更为紧凑。

（3）在“化学反应速率”教学中可考虑补充等质量的锌片和锌粉分别与同浓度同体积的稀硫酸反应的对比实验，以加深固体反应物的接触面大小也是影响反应速率的因素的认识。

（4）氯化铁溶液和碘化钾溶液反应的实验中要十分强调两种溶液的取用量，以使学生知道氯化铁是不足量的，而碘化钾是过量的。建议在实验后的上层溶液中除了检验Fe3+的存在外，再增加检验I-也同时存在的实验。

－（5）铜与AgNO3溶液反应程度的实验值得商榷（2Cu2+

+ 4I＝2CuI↓+ I2）。可改用人教版的CaCl2溶液与Na2SO4溶液的反应更妥。

（6）氢氧化钙和氯化铵晶体反应的实验在“化学反应原理”模块中也有，建议学生在做该实验时，教师可补充《化学反应原理》教材40页“观察与思考”栏目中的实验，让学生观察，以增强该实验的效果，如反应的热效应不明显，可按人教版将Ca(OH)2改为Ba(OH)2·8H2O。

（7）在“原电池”的教学中，为激发学生的学习兴趣，可增加“水果电池”等兴趣实验。在做氢氧燃料电池的实验中，可将发光二极管换成从音乐电子贺卡上拆下来的发声器，在实验时可产生动听的音乐，使实验更有吸引力。

（8）在“电解”内容的教学中，可指导学生用简单仪器和药品做电解食盐水的实验，让学生重温已学知识，并能从电解原理的角度引起新的思考。

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