教学内容:化学热力学可以解决化学反应中能量变化的问题,同时可以解决化学反应进行的方向和进行的限度问题。在中学化学中,感知化学反应能量的变化,并加以应用的重任落在了化学能与热能这样的章节上。
本节内容《化学反应与能量变化》提出一个重要的物理量焓,并引导学生利用焓变来定量表征体系的能量变化。学生首先利用键能计算几个化学反应中的能量变化,在单一物质体系的转化中感受"化学键"的局限,仅有它是不够的。学生从化学键的角度出发逐一探讨物质、微粒数目、物质的聚集态、温度压强等其他因素对体系能量的影响,并在热化学方程式的理解过程中,全面地认识物质和体系的能量。用符号语言定量表征特定反应的热效应,利用焓变来衡量反应吸放热的多少,体现其基本应用价值;让学生在本节内容的学习中树立起化学反应的能量转化观以及定量研究能量转化的思想,从理论和定量层面更深入地让学生体会和感受到运用化学变化实现能量转化的重大意义。
学生情况:
(1)学生已有知识背景
从微观原子及其内部角度学习了化学键的形成,了解到化学变化过程中电子的得失或转移,即电子运动状态的变化引起了势能的改变,从而初步了解到能量是怎样存在的。在高一必修化学能与热能的章节中建立了体系与环境的关系,知道化学能可以转化为其他形式的能量,理解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因,学会从微观和宏观两个角度判断一个化学反应是吸收能量还是放出能量,初步学会从物质和能量两个角度认识一个化学反应。
(2)学生认识障碍点分析
学生同意物质是具有能量的,但是不能说明物质能量的本质是什么;认为键能就是化学能。学生认为化学键是能量改变的主要因素,也用化学键去解释化学反应的能量改变,但物质总能量跟化学键有何关系时,学生往往不知如何解释;学生知道微粒之间有作用力,但这与能量有什么关系,他们无法将两者建立起联系。学生不太追寻物质为什么具有能量,能量到底是什么贡献的,当他追寻时,他又有很多的困惑,例如不能用动能和势能去统一他们对能量本质的认识。他们没有办法把化学键和物质的能量联系起来,只能接受断键吸收能量,成键释放能量。
对于为什么要学习化学反应中的能量没有知觉,用知识解决生活中的问题的意识薄弱。从能量视角看反应到底意味着什么?能帮我们干什么?从实验现象的角度,学生看能量变化是从温度这个指标来看的,但是为什么要建立焓变,用焓变去看体系的能量改变,引出焓变这个指标后,对于看体系的能量变化又有什么独特的意义和价值,学生是不清楚的。
(3)学生的认识发展分析
基于学生的已有认识和学习障碍点分析,在本节课中,学生将首先感受在单一物质体系的转化中感受"化学键"的局限,在引导学生分析原因的过程中,他们会发现化学键的因素是主要的,但温度、压强、状态、微粒的个数乃至种类都对"能量"起到一定的影响,总括性的概括体系的能量,建立焓变,初步了解建立焓变的必要性,较之过去更加深入的,全面的研究体系的能量。通过热化学反应方程式的解读,进一步了解焓变与化学反应之间的关系。通过对自然固氮和人工固氮反应的分析,感受化学学科在人类选择、应用化学反应时所起的作用。
教学方式:讨论、讲授
教学手段:多媒体
教学目标 知识与技能:
①能够用键能计算反应中能量变化。能够运用化学键解释体系能量的变化。
②了解焓变的涵义。能够整体的看待体系的能量。
③认识热化学方程式的意义。解释热化学方程式的内涵。
过程与方法:
①通过对比H2O(l)和H2O(g)单一物质体系能量的差异,体会键能在表达体系能量的局限。通过分析影响体系能量变化的其他因素,归纳并初步建立"焓变"的概念。
②利用图示理解△H正负值的涵义,及与吸热、放热反应之间的联系。理解△H正负值与体系和环境之间能量转变的关系。
③通过分析热化学方程式中各符号的含义,认识其意义。通过相关热化学方程式,比较体系能量的差异,评价相关反应,选择相应的反应体系为我所用。
情感态度与价值观:
通过对自然固氮和人工固氮反应的分析,感受化学学科在人类选择、应用化学反应时所起的作用。
教学过程 教学阶段 教师活动 学生活动 设置意图 时间安排 环节一:
基础回顾 【引入】:化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
【展示】图片:
【提问】
①请同学们说明图片中包含了哪些信息?
②图中的箭头是什么意思?
③能量怎么转变?
④你是否能够判断该反应吸热多还是放热多?
【看图,思考】
【分析回答】氢分子和氯分子中的共价键断键,分别形成2个氢原子和2个氯原子,氢原子和氯原子重新形成新的共价键,形成2个氯化氢分子。断键吸收热量,成键释放能量。可以通过键能计算吸放热的多少。 明确化学键的变化是体系能量变化的主要因素 2min