視頻標簽：化學能與熱能

所屬欄目：高中化學優質課視頻

視頻課題：高中化學必修二第二章第一節《化學能與熱能》湖北省優課

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第一節   化學能與熱能
第二課時  《化學能與熱能的相互轉化》導學案
【學習目標】
1．知識與技能：了解化學能與熱能的相互轉化、中和熱的概念；學會判斷吸熱反應和放熱反應；了解化學能轉化為熱能在生產和生活中的應用及其對人類的發展的貢獻。
2．過程與方法：通過實驗探究與交流討論，培養自己的探究、交流、合作、反思、評價的意識，提高自己的觀察能力、思維能力、分析與解決問題的能力，掌握如何從實驗操作及現象分析來得出實驗結論，初步了解科學的實驗方法。
3．情感態度與價值觀：以實驗和視頻為載體，激發自己學習化學的興趣，認識和感知反應中的能量變化以及與人類生活的密切關系，體會化學與生活的密切聯系，樹立正確的能量觀、節能意識和環保意識，增強為民族復興、人類發展而努力學習的責任感和使命感。
【重點難點】
1．學習重點：化學能與熱能的相互轉化及其實際意義。
2．學習難點：實驗探究的過程及其分析方法。
【問題導入】
通過上一節課的學習，我們知道化學反應的基本特征是除了有新物質生成外，還伴隨著能量的變化。那么，化學反應中的能量變化是以什么形式表現出來的呢？
【問題探究】
一、基本定律
1．質量守恒定律：化學反應前后，反應物的總質量等于生成物的總質量。即反應前后元素種類、原子個數、原子質量均不變。
2．能量守恒定律：能量從一種形式轉化為另一種形式，能量總值不變。化學能、電能、熱能、光能、機械能、動能、勢能、核能、潮汐能、地熱能、風能等都是能量的具體形式。
在化學反應過程中，能量也是守恒的。可以從一種形式轉化為另一種形式。如化學能可以轉化為熱能，同理，熱能也可以轉化為化學能。
二、化學反應中能量變化的主要表現（閱讀教材P₃₃1～2段內容回答問題）。
1．化學反應中的能量變化，通常表現為         的變化——         或        。
2．根據化學反應過程中熱量的變化可將化學反應分為放熱反應和吸熱反應。
放熱反應——放出熱量的反應；
吸熱反應——吸收熱量的反應。
3．放熱反應是將           轉化為           ；
吸熱反應是將           轉化為           。
三、“化學能與熱能相互轉化”的實驗探究
（一）兩個趣味實驗
1．滴水點燈
實驗操作：取一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，置于酒精燈的燈芯上，用膠頭滴管向燈芯上滴下幾滴水，觀察實驗現象。
實驗現象：                                          
問題討論：
（1）酒精燈為何會燃燒？是水使酒精燈燃燒的嗎？
                                                                   
（2）在你熟悉的物質中哪些可以與水反應并放出熱量？它是將什么能轉化為什么能？
                                                                   
2．制作怪味冰淇淋（教材P₃₄頁實驗2－2的改進型實驗）
制作原料：Ba(OH)₂· 8H₂O晶體和NH₄Cl晶體。
制作方法：將兩種原料按一定的質量比混合后，迅速用玻璃棒攪拌至呈糊狀后，繼續攪拌一會即可。
改進說明：用兩個一次性塑料杯代替燒杯和玻璃片，在一個塑料杯中注入少量的水，另一個塑料杯中加入反應固體混合物，然后套進有水的塑料杯，使兩個杯子之間存在少量的水，再充分攪拌固體反應物。
現象描述：                                                             
反應原理：                                                              
問題討論：
水變成了冰且兩個杯子粘在了一起說明了什么呢? 它是將什么能轉化為什么能？
                                                              
（二）中和反應的實驗探究
1．實驗目的：探究中和反應是吸熱反應還是放熱反應
2．實驗操作：用量筒取20mL酸液于燒杯中，測其溫度，再用另一只量筒取20mL堿液，測其溫度，然后將堿液慢慢傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌，再測量反應后的溶液溫度，并作好實驗數據記錄。（本實驗中所有溶液的物質的量濃度均為2mol/L，均取20mL）
3．實驗數據：

反應前溫度∕℃	酸	HNO3	HCl	HCl
	堿	NaOH	NaOH	KOH
	平均值t1/℃
反應后溫度t2/℃
溫度差(t2-t1)/℃
結  論

4．反應原理：請同學們寫出三個實驗中反應的化學方程式和離子方程式。

分組	化學方程式	離子方程式
Ⅰ組
Ⅱ組
Ⅲ組

5．實驗結論：以上三個反應的本質都是                                       ，屬于             ，所以中和反應都是                 。
6．問題討論：
（1）上述實驗中三個反應不盡相同，為什么放出的熱量卻是相同的？（可從反應生成水的量上分析）
 
 
 
中和熱的概念：                                                         。
（2）在剛才的實驗中，你認為你測量的數據準確嗎？如何操作才能使測量結果更準確呢？下面是甲、乙兩同學測量鹽酸與氫氧化鈉溶液反應的中和熱的操作方法，請選出各項中你認為更合理的一個，并說明理由。

項目	甲	乙	你的選擇
是否保溫	有保溫措施	無保溫措施
酸堿濃度	10mol/L	1mol/L
混合方式	攪拌	不攪拌
溫度計精確度	1℃	0.1℃
測量次數	一次	三次

四、常見的放熱反應和吸熱反應
1．判斷下列反應是放熱反應還是吸熱反應。
①燃燒木炭取暖：               ； ②炸藥爆炸：                          ；
③煅燒石灰石制生石灰：         ； ④生石灰與水作用制熟石灰：            ；
⑤食物因氧化而腐敗：           ； ⑥鈉、鎂、鋁與稀鹽酸的反應；          ； 
⑦氫氣還原氧化銅的反應：          ；
2．規律小結（從反應類型或具體反應兩方面來考慮）
常見的放熱反應有：
 
 
常見的吸熱反應有：
 
 
 
【學法指導】
一、課本探究實驗的操作關鍵
1．鋁與鹽酸的反應：①所取鹽酸不宜太多（避免酸過量時藥品會沖出試管）；②把試管放在試管架上或用試管夾夾持試管，切忌手持試管（避免反應后反應液溫度升高而燙手）。
2．氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應
關鍵：短時間內使反應充分進行，使體系溫度迅速降低，將玻璃片上的水凝固。實驗時要注意：①將Ba(OH)₂·8H₂O晶體研磨成粉（以便與NH₄Cl晶體充分接觸）；②由于該反應屬于固固反應，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒迅速攪拌，使它們充分接觸以迅速反應。
二、常見的放熱反應與吸熱反應
1．常見的放熱反應
（1）所有的燃燒反應：如木炭、H₂、CH₄等在氧氣中的燃燒，H₂在Cl₂中的燃燒。
（2）酸堿中和反應
（3）大多數化合反應。例外：C＋CO₂2CO是吸熱反應。
（4）鋁熱反應：如2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe。
（5）金屬與酸的反應：如Mg＋2H^＋＝Mg^2＋＋H₂↑。
注意：放熱反應表現為反應體系溫度升高，一旦反應發生，放出的熱量足以維持反應所需的溫度，不需外界持續提供能量。但許多放熱反應仍需加熱來引發反應。
2．常見的吸熱反應
（1）大多數分解反應：如NH₄ClNH₃↑＋HCl↑。
（2）以C、H₂、CO為還原劑的反應：如C＋H₂OCO＋H₂；CO＋CuOCO₂＋Cu。
（3）某些晶體間的反應：如氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體之間的反應。
注意：吸熱反應表現為體系溫度降低，有些需要持續地提供能量，反應才能持續進行。
三、能量的相互轉化關系及意義
1．能量轉化的意義
化學反應伴隨著能量變化是化學反應的一大特征。化學物質中的化學能通過化學反應轉化為熱能，提供了人類生活、生產和科學研究所需的能量和動力。而利用熱能能使許多化學反應得以發生，從而探索物質的組成、性質或制備所需的物質。熱能轉化為化學能是人們進行化工生產、創造新物質不可或缺的條件和途徑。
2．能量間的相互轉化

【課后作業】
1．化學能除了可以轉化為熱能，還能轉化為哪些其它形式的能量？
2．查閱資料了解氫能作為最理想的化學能源具有哪些優點。
﹡3．對于課本P₃₃頁實驗2－3，你能否設計出一套實驗裝置，能夠更直觀地反映出反應過程中的熱量變化？
4．完成課本上的習題。


必修二  第二章  第一節   化學能與熱能 
第二課時  化學能與熱能的相互轉化 
 
 
一：教學背景 
2001年，教育部正式頒布了《基礎教育課程改革綱要（試行）》，這次課改是在對我國的國情和基礎教育的實際進行深刻分析的基礎上，參照了世界各國課程改革的經驗而提出來的。湖北省是在2009年全面進入新課改的，對于剛進入課改的老師們來說，大多數人都有不適應感，稍不注意就會變成“穿新鞋走老路”。在新課改勢在必行的形式下，如何把握課改精神，改進教學模式，以知識為載體，培養學生的觀察能力、動手能力、探究能力、自學能力，全面提高學生的綜合素質，面臨著巨大的挑戰。  
二：設計思路 
本節課的教學內容選自化學新課程人教版《必修2》第二章《化學反應與能量》第一節《化學能與熱能》。有關“化學反應與能量”的學習分初中、高中必修模塊、高中選修模塊三個階段來進行。本節教材內容與初中的教學內容相比，在知識、方法和能力等方面的要求都有明顯的提高，但仍然比較簡單、基礎。為了結合學科特點，并將化學研究與社會的生存與發展密切聯系起來，引導學生從化學實驗和生產生活實際出發來研究化學反應中的能量變化，我做了以下設計： 
首先讓學生觀看人類開發和利用能源的圖片，讓學生了解化學反應釋放出的能量對人類進步作出的貢獻→學生閱讀教材，了解化學反應中能量變化的主要表現形式并從熱量變化的角度對化學反應進行分類→趣味實驗，讓學生認識和感受化學能與熱能的相互轉化→進入“中和反應”的實驗探究教學，通過分組實驗、學生匯報、小組內交流、填寫實驗報告等形式給學生創造機會學習對現象的描述和分析、對實驗事實和數據的處理、依據事實和數據進行抽象分析等科學方法→歸納總結，讓學生學會拓展發揮的學習方法→了解常見的吸熱反應、放熱反應以及分類→視頻投影未來能源發展的展望，增強學生為民族復興、人類發展而努力學習的責任感和使命感，激發學生對未來美好生活的向往→提出一些富有挑戰性的學習問題，供學生課后深入學習。 
三：教學目標 
教學目標 
知識與技能：了解化學能與熱能的相互轉化、中和熱的概念；學會判斷吸熱反
應和放熱反應；了解化學能轉化為熱能在生產和生活中的應用及其對人類的發展的貢獻。 
過程與方法：通過實驗探究與交流討論，培養學生的探究、交流、合作、反思、評價的意識，提高學生的觀察能力、思維能力、分析與解決問題的能力，掌握如何從實驗操作及現象分析來得出實驗結論，初步了解科學的實驗方法；通過視頻播放，實現學生學習興趣的激勵。 
情感態度與價值觀：以實驗和視頻為載體，激發學生學習化學的興趣，讓學生認識和感知化學反應中的能量變化以及與人類生活的密切關系，體會化學與生活的密切聯系，樹立正確的能量觀、節能意識和環保意識，增強為民族復興、人類發展而努力學習的責任感和使命感。 
教學重點 化學能與熱能的相互轉化及其實際意義。 教學難點 
實驗探究的過程及其分析方法。 
 
 
                    
             
                    
                             
2 
四：教學方法 
學生實驗探究與協作學習相結合，討論、比較、歸納 
五：教學過程 
教學環節 
教師活動 
學生活動 
設計意圖 
 
創設情境，引人新課 〔引入〕能源是人類賴以生存的基礎，圖片資料展示：古代、近代、現代人們是如何開發與利用各種能源的。 觀看圖片，了解化學反應釋放出的能量對人類進步作出的貢獻，明白我們研究化學反應中的能量變化具有重要意義。 
激發學生學習興
趣，加強對化學反應能量變化的感性認識 
      
閱讀教材。提取信息 
〔提問〕化學反應中能量變化的主要表現形式是什么呢？ 〔板書〕1、．化學反應中能量變化的主要表現形式：熱量 〔講解〕根據反應過程中的熱量變化可將化學反應分為放熱反應和吸熱反應。放熱反應即指反應過程中放出熱量的反應，吸熱反應即指反應過程中吸收熱量的反應。 〔板書〕（1）放熱反應：放出熱量的反應（2）吸熱反應：吸收熱量的反應 
閱讀課本P33頁1～2自然段，思考并回答問題。了解化學反應的新的分類方法 
 
培養學生閱讀能力，將所學知識與原有知識進行類比、整合，引入學習主題。 
          
魔術表演， 推進新課 
〔過渡〕接下來我們就通過兩個小魔術來認識和感受化學反應中的熱量變化。 〔學生活動后板書〕化學能轉化為熱能 
〔演示〕滴水點燈 〔分析〕酒精燈為何會燃燒？ 〔討論〕在你熟悉的物質中哪些可以與水反應并放出熱量？ 〔分析〕它是將什么能轉化為什么能？ 
按照學生的思維習慣，沿著學生的興
趣深入課題，培養學生的實驗能力、分工合作意識、觀察分析能力、語言
表達能力 〔投影〕原料：Ba(OH)2· 8H2O和NH4Cl；方法：將兩種原料混合后迅速用玻璃棒攪拌至呈糊狀后繼續攪拌一會即可；改進說明：用兩個一次性塑料杯代替燒杯和玻璃片，在一個塑料杯中注入少量的水，另一個塑料杯中加入反應固體混合物，然后套進有水的塑料杯，使兩個杯子之間存在少量的水，再充分攪拌固體反應物。〔板書〕熱能轉化為化學能 
〔演示解說〕制作怪味冰淇淋 〔描述現象〕固體變成了糊狀物，杯底很涼很硬，有刺激性氣味，且兩個杯子粘在了一起不容易分開。 
〔討論分析〕水變成了冰且兩個杯子粘在了一起，說明了什么呢? 它是將什么能轉化為什么能？ 
〔練習〕寫出反應方程式。 
 
〔過渡〕認識和感受了化學反應中的吸熱和放熱，接下來就讓我們一起來探究酸堿中和反應作為一類重要而常見的反應是吸熱反應還是放熱反應呢？ 
學生齊聲朗讀操作步驟，熟悉實驗操作方法和注意事項 
為分組實驗做準備 
 
〔板書〕2、探究中和反應 
分組實驗，討論、交流操作中
培養學生的實驗操
 
                    
             
                    
                             3 
             
分組實驗，解決問題 
巡視指導，引導學生歸納總結 的一些細節問題；寫出三個反
應的化學方程式和離子方程式 
作能力、合作意識、實驗分析能力以及歸納總結能力 
〔小結后板書〕 
（1）中和反應都是放熱反應 （2）反應熱可定量測量 
 歸納總結：三個反應化學方程式不同，離子方程式卻相同，因此反應本質相同，都是H
＋
與OH－
結合生成水的反應，都屬于中和反應。由此可知，中
和反應都是放熱反應。 
〔提問〕進一步分析實驗數據發現，上述實驗中三個反應的反應物不同，但溫度升高幅度相同，即放出的熱量相同，為什么？ 〔提示〕從反應本質和生成水的量上進行分析并得出結論。 學生以小組為單位討論、交流，并得出結論，再由小組長展示 培養學生的思維發散能力與歸納能力 
〔提問〕在剛才的實驗中，你
認為你測量的數據準確嗎？
如何操作才能使測量結果更
準確？ 
觀看投影，以小組為單位討論
交流，選擇更合理的操作方
法，再和老師一起歸納總結 
培養學生分析問題的能力，使學生初步了解定量實驗的要求 
師生共同歸納總結后投影展示： 
（1）增強保溫、隔熱措施，減少實驗過程中熱量的損失； （2）使用稀強酸溶液和稀強堿溶液，減少溶解熱的干擾。 （3）不斷攪拌使反應更充分，熱量分散更均勻。 （4）用精確度較高的溫度計。 （5）多次測量求平均值，以減小誤差。 
學生齊聲朗讀     
拓展延伸，舉一反三 
〔過渡〕常見的放熱反應與吸
熱反應都有哪些呢？有無規
律性？ 
〔板書〕常見的放熱反應與吸
熱反應 
 
判斷下列反應是吸熱反應還是放熱反應：①燃燒木炭取
暖；②炸藥爆炸；③煅燒石灰
石制生石灰；④生石灰與水作
用制熟石灰⑤食物因氧化而
腐敗；⑥鈉、鎂、鋁與稀鹽酸
的反應；⑦氫氣還原氧化銅的
反應 
（討論交流后匯報結果） 
聯系學生的生活經驗，讓學生學會將實際與理論相結合，并反饋評價學生的學習效率 
師生共同歸納總結后投影展示 常見的放熱反應和常見的吸熱反應。 
讓學生體會知識的形成過程 
 
歸納總結，提高認識 
師生共同進行課堂小結 
（1）化學反應中能量變化的主要表現形式：放熱反應是將化學能轉化為熱能，吸熱反應是將熱能轉化為化學能； 
（2）酸堿中和反應都是放熱反應。反應熱既可以定性感受，還可以定量測量； 
（3）了解了常見的吸熱反應
將本課時的知識重點形成結論，提高升華 
 
                    
             
                    
                             
4 
和放熱反應及其判斷方法。 
  
觀看圖片，展望未來 投影：未來能源發展的展望 
觀看圖片，了解化石能源作為當今世界的主要能源的利用存在的問題，關注新型能源的開發問題 
增強為民族復興、人類發展而努力學習的責任感和使命感，激發學生對未來美好生活的向往 
       
課后提升  
布置課后練習 
1．思考化學能除了可以轉化為熱能，還能轉化為哪些其他形式的能量？ 
2．查閱資料了解氫能作為最理想的化學能源具有哪些優
點。目前還有哪些問題需要解決？ 
3．對于課本P33實驗2－3，能否設計一個實驗裝置能更直觀的反映出反應過程中的熱量變化？ 
4．完成課本上的習題。 
既以常規練習鞏固學生所學知識，又以一些開放性的問題，讓學生課后去拓展，滿足不同學生的學習需要，培養學生知識遷移與應用能力 
六：板書設計 
二、化學能與熱能的相互轉化 
1、化學反應中能量變化的主要表現形式： 
⑴放熱——化學能轉化為熱能 ⑵吸熱——熱能轉化為化學能 2、探究中和反應 
⑴中和反應都是放熱反應 ⑵反應熱可定量測量 
3、常見的放熱反應與吸熱反應 
七、課后反思 
本節課為了充分體現新課程的理念，將課堂交給學生，讓學生在互動、探究的過程中體驗獲取知識的喜悅，本節課的設計重在突出實驗探究與問題的討論。按照“問題導入→討論交流→實驗探究→現象分析→解決問題→歸納總結”的思路，進行循環、漸進式教學，激發學生的學習興趣，力求突出重點、攻克難點。 
在本節課的教學過程中，學生的探究意識、討論意識非常強烈，從認識問題到討論交流，從了解方案到具體實驗操作，以至最后問題的解決，學生思維始終處于最活躍的狀態，學生的動手操作能力、觀察分析能力、歸納總結能力都得到了較好的鍛煉，培養了學生以實驗事實為依據、嚴謹求實、敢于創新的科學精神。 
但限于學生知識的不完備，探究性學習的機會不多，學生在發現與提出問題方面還有待加強。在今后的教學中，應堅持把課堂教學的重心由記憶現成結論轉到學生自主探究上來。教師不能包辦課堂，要讓學生充分思考與交流，讓學生來表達并組織學生評價結論，要啟發鼓勵學生發表不同的觀點。 
 
                    
             
                    
                             5 
總之，新課程對我們教師提出了更高的要求，平時備課時，教師要參透課標、理解教材、熟悉學生、關注教法、重視學法，要給學生留出自我拓展的空間與時間。學生能力的提高需要教師日積月累的培養，好的學習習慣和學習方法更需要教師長期的潛移默化的影響來養成。 

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