归纳与整理教学设计(教案)

第二章

化学反应与能量

总结课

一、教学目标

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──化学键的断裂要吸收能量，化学键的形成要放出能量。知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低。

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在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。

3.能举例说明化学能与电能的转化关系及其运用，认识化学能转化为电能对现代化的重大意义，初步了解化学电池的化学反应基础（氧化还原反应）及研制新型电池的重要性。

4.通过实例和实验初步认识化学反应的速率及其影响因素，知道化学反应有一定的限度，并在此基础上认识控制反应条件对生产、生活及科学研究的意义，初步认识提高燃料燃烧效率的重要性和途径。

5.初步体会通过实验认识和研究化学反应原理的方法与价值，并为学习有关的选修模块打下基础。

二、内容分析

1.地位和功能

本章内容分为两个部分──化学反应与能量、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。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“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。

2.内容的选择与呈现

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形态。

根据课程标准，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、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，是通过实例和实验使学生形成初步的认识，但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）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。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。

3.内容结构

【学习过程】

一、化学反应中的能量变化

1.吸热反应与放热反应

(1)吸热反应: ①概念:

的化学反应;

②从总能量角度分析:

小于

;

③从键能角度分析:

大于

;

④常见的吸热反应:大多数分解反应、NH4Cl(s)与Ba(OH)2·8H2O(s)反应等。

(2)放热反应: ①概念:

的化学反应;

②从总能量角度分析:

大于

;

③从键能角度分析:

小于

;

④常见的放热反应:大多数化合反应、燃烧反应、中和反应、活泼金属和酸反应等。

(3)根据你对吸热反应和放热反应理解判断正误,并给予解释。

①吸热反应很难进行,放热反应较易进行。

②吸热反应一定需要加热或点燃,放热反应一定不用加热或点燃。

2.化学反应中能量变化的计算

(1)用E(反应物)表示反应物的总能量,E(生成物)表示生成物的总能量,ΔQ表示能量变化,则: ΔQ=

。 (2)用Q(吸)表示反应物分子断键时吸收的总能量,Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量,ΔQ表示能量变化,则:ΔQ=

。

[练习] 【例1】下图1是等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末分别与足量的盐酸发生反应时的情景,产生CO2气体的体积较多的A试管中加入的固体试剂是

。

图1

图2

实验过程中我们还能感受到Na2CO3与盐酸反应时是放热反应,而NaHCO3与盐酸反应时表现为吸热。在A、B两试管中的此反应过程中,反应体系的能量变化的总趋势分别对应于图2中的:A—

,B—

[填写“(a)”或“(b)”]。 【例2】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法正确的是(

)

N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化

A.通常情况下,NO比N2稳定

B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量

D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ [练习1]下列说法正确的是(

) A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化

C.任何放热反应在常温下一定能发生反应

D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热

[练习2]下列反应中生成物的总能量高于反应物的总能量的是(

) A.碳酸钙受热分解

B.乙醇燃烧

C.钠与水反应

D.氧化钙溶于水

二、原电池

1.原电池工作原理

(1)负极和正极: ①负极: a.电极材料—

的金属;

b.电子流向—

电子的一极;

c.反应类型—

反应的一极;

d.离子流向—

流向的一极。 ②正极: a.电极材料—

的金属或能导电的非金属;

b.电子流向—

电子的一极;

c.反应类型—

反应的一极;

d.离子流向—

流向的一极。 (2)电极反应式的书写。

负极:还原剂-ne-氧化产物; 正极:氧化剂+ne-还原产物。

2.原电池原理的应用

(1)加快化学反应速率; (2)比较金属活动性强弱; (3)防止金属的腐蚀(设计成原电池的正极); (4)设计化学电源。

[练习] 【例3】研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法中不正确的是(

) A.水既是氧化剂又是溶剂

B.放电时正极上有氢气生成

C.放电时OH-向正极移动

D.总反应为:2Li+2H2O2LiOH+H2↑

【例4】对铜—稀硫酸—锌组成的原电池装置中,当导线中有1 mol电子通过时,理论上的两极变化是(

) ①锌片溶解了32.5 g

②锌片增重了32.5 g

③铜片上析出1 g氢气

④铜片上析出1 mol氢气

A.①③

B.①④

C.②③

D.②④

[练习3]在如图所示的装置中,a的金属活泼性比氢强,b为石墨棒,关于此装置的各种叙述不正确的是(

)

A.石墨棒上有气体放出,溶液pH变大

B.a是正极,b是负极

C.导线中有电子流动,电子从a极到b极

D.a极上发生了氧化反应

[练习4]高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为: 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是(

) A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2

B.放电时正极发生氧化反应

C.放电时每转移2 mol电子,反应的锌的质量是65 g D.放电时化学能转化为电能

三、化学反应速率和限度

1.化学反应速率

(1)化学反应速率的三种计算方法

①定义式法

公式v=错误！未找到引用源。

②关系式法

化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比

③三段式法

(2)影响化学反应速率的因素

增大化学反应速率的五种法:

;

;

;

;

。 2.化学反应的限度

(1)判断以下三种说法的正误。

①反应物完全转化成生成物。

②化学反应停止了。

方

③外界条件改变对平衡状态无影响。

(2)判断以下两种说法的正误。

①各组分的浓度相等证明反应达到平衡状态。

②各组分的分子数等于化学计量数之比证明反应达到平衡状态。

[练习] 【例5】已知反应N2+3H22NH3,下列说法能说明该反应处于化学平衡状态的是(

) ①v(N2生成)=v(N2消耗),②N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2,③单位时间内生成2 mol NH3,同时消耗1 mol N2,④N2、H2、NH3的物质的量不再发生变化。

A.①④

B.②③

C.②③④

D.①③④

【例6】在一密闭容器里装有氮气和氢气。反应开始时,氮气的浓度为2 mol·L-1,氢气的浓度为5 mol·L-1,反应2 min后,测得容器中氮气的浓度为1.8 mol·L-1。2 min后氢气的浓度为多少?这2 min内氮气的平均反应速率是多少?氢气和氨气的平均反应速率各是多少?2 min内氮气、氢气和氨气的反应速率之比为多少? [练习5]反应3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(g)在2 L密闭容器中进行,5 min后Y减少了0.5 mol,则此反应的平均速率v为(

) A.v(X)=0.05 mol/(L·min) B.v(Z)=0.10 mol/(L·min) C.v(Y)=0.10 mol/(L·min) D.v(W)=0.10 mol/(L·s)

[练习6]一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述正确的是(

) A.反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol/(L·s) B.10 s后,该反应停止进行

C.反应的化学方程式为2X(g)+Y(g)

2Z(g) D.反应开始到10 s时,平均反应速率:v(X)=v(Y)=0.039 5 mol/(L·s)