教学目标 1、了解化学能与热能间的相互转变,能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因,并能根据事实判断吸热反应、放热反应。
2、通过化学能与热能的相互转变,理解"能量守恒定律",初步建立起科学的能量观。
3、通过实验探究体验科学研究的一般过程,了解科学研究的基本方法,并发展学习化学的兴趣,进一步形成交流、合作、反思、评价的学习习惯。
4、加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识,增进学生对化学的兴趣和情感,体会化学学习的价值。 重点 1.化学能与热能的内在联系及相互转变。
2.从本质上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。 难点 从微观角度理解化学反应中能量的变化 教学方法 小组合作与探究,启发式教学 仪器、用品 多媒体 实验仪器略 教师活动 【创设问题情景】
方案一:烟火实验(演示或播录像); 方案二:即热型保温饭盒;
方案三:氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象?为什么?(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。)
【讲解】可见化学变化中除有新物质生成外,常伴随着放热、发光、等现象发生。热能、光能都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。
【投影归纳】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。
【思考与交流】P31对化学反应特征有什么进一步认识?
【板书】化学反应: 物质的转化
能量的转化
(解释:实际上人们研究化学反应,有两个主要的目的:一个是研究物质的组成(或得到新的物质),二是研究物质变化时伴随的能量改变。)
【提问】大家知道哪些利用化学反应产生热能的例子吗?请学生上台展示。(结合课本P34【科学视野】)
【归纳】人类文明始于用火-----热能的使用,现代社会的一切活动都离不开能源,在影响全球经济和生活的各种因素中,能源居于首位。下面我们就通过实验来感受化学能与热能的转化。
实验探究2-1
【投影步骤】
【投影】1.铝与盐酸反应的化学方程式: 。
2.在反应过程中你将能看到什么现象?3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化,你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化?(分析:铝与稀酸和弱酸反应现象不明显,常常需要加热,所以要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的铝条,反应前要用砂纸打磨光亮,这样进行实验时,用手触摸才能明显感觉到反应放热,用温度计测量效果会更好。)
【结论】该反应有热量放出
实验探究2-2
【投影步骤】
【投影】滴水在玻片上有什么作用?为什么要将晶体研细?要有明显的现象,在实验中应注意哪些问题?
【归纳】:这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行,使体系温度快速降低,将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点:(1)将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末,以便与NH4Cl晶体充分接触;(2)由于该反应属于固相反应,一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物,以使它们很快起反应;
【投影】该反应可能放出什么气体,因此实验中要注意什么?可以如何改进实验?哪一组的设计最好?
【归纳】反应放出有刺激性气味的氨气,会造成学习环境的污染,所以要注意对氨气的吸收:如在烧杯上方放置带孔塑料板,板上放置吸有硫酸的棉花。
【投影】实验改进:
【结论】该反应需要吸收热量
【过渡】化学反应中为什么会有能量变化?为什么有的反应放热,有的反应吸热?接下来,我们将围绕这些问题,从微观和宏观的角度来揭示这些秘密。
【板书】1、微观角度:
【分析】回到氢气和氯气的反应,请大家从化学键的角度思考:该反应的本质是什么?(在化学反应中,从反应物分子转化为生成物分子的过程中,各原子的内部并没有发生什么变化,但原子的结合方式发生了改变。)
【投影分析】而H2→2H时,
化学键怎么变?
能量怎么变?
化学键的变化与能量的变化有什么关系?
当H+Cl→HCl时,
化学键怎么变?
能量怎么变?
化学键的变化与能量的变化有什么关系?
(可结合例子:加热NaCl至熔融,即破坏离子键需吸收热量。)
【播放动画】演示微观解释
【投影】
结论:化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
(在这个过程中旧的化学键被破坏,并形成新的化学键。实验证明,破坏旧的化学键时,需要从环境吸收能量来破坏原子间的相互吸引;在形成新的化学键时,由于原子间的相互吸引而对外释放能量。而化学反应中热量的变化就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。)
【思考】能量会不会在反应过程中损耗或消失?
【板书】(2)宏观体现
【板书】化学反应: 物质的转化―――质量守恒
能量的转化―――能量守恒
【分析】能量有各种不同的形式,它能从一种形式转化为另一种形式,或者从一物体传递给另一物体,但在转化和传递过程中,能量的总值是保持不变的(这叫能量守衡定律)。因此在化学反应过程中,与质量守恒一样,能量也是守恒的。(可结合物理的动能势能的转化过程)
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。
【深入思考】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?
【引导】这个积木投影模拟了反应中能量转化的过程,你能找出其中的规律吗?
【投影分析】放热反应:
(吸热反应类似上图,略,详见课件)
【投影小结】结合课本图2-1
(可借助课本图2-1帮助学生理解:如水总是向低处流,即从势能大的地方向势能小的地方流这样就可以产生动能进行发电;若将水从山底引入山顶,就需抽水机提供能量,使势能增大。)
结论:一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于:反应物总能量与生成物总能量的相对大小
【练习】1.下列各图中,表示正反应是吸热反应的图是( A )。
2.氢气燃烧反应,反应的条件是点燃,这部分能量有什么作用?
(反应的吸热或放热与反应条件没有直接联系)
3. 从能量的角度考虑,你对化学反应有新的认识吗?
【作业】1、完成实验报告;
2、【思考与交流】:酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热,你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题?你准备如何设计并进行实验?