【教学目标】
一、知识目标
使学生了解化学反应中的能量变化,理解放热反应和吸热反应;介绍燃料充分燃烧的条件,培养学生节约能源和保护环境意识;通过学习和查阅资料,使学生了解我国及世界能源储备和开发;通过布置研究性课题,进一步认识化学与生产、科学研究及生活的紧密联系。
二、能力目标
通过对化学反应中的能量变化的学习,培养学生综合运用知识发现问题及解决问题的能力,提高自学能力和创新能力。
三、情感目标
在人类对能源的需求量越来越大的现在,开发利用新能源具有重要的意义,借此培养学生学会知识的迁移、扩展是很难得的。注意科学开发与保护环境的关系。
【教学建议】
一、教材分析
本节是第一章第三节《化学反应中的能量变化》。可以讲是高中化学理论联系实际的开篇,它起着连接初高中化学的纽带作用。本节教学介绍的理论主要用于联系实际,分别从氧化还原反应、离子反应和能量变化等不同反应类型、不同反应过程及实质加以联系和理解,使学生在感性认识中对知识深化和总结,同时提高自身的综合能力。
二、教法建议
以探究学习为主。教师是组织者、学习上的服务者、探究学习的引导者和问题的提出者。建议教材安排的两个演示实验改为课上的分组实验,内容不多,准备方便。这样做既能充分体现以学生为主体和调动学生探究学习的积极性,又能培养学生的实际操作技能。教师不能用化学课件代替化学实验,学生亲身实验所得实验现象最具说服力。教学思路:影像远古人用火引入课题→化学反应中的能量变化→学生实验验证和探讨理论依据→确定吸热反应和放热反应的概念→讨论燃料充分燃烧的条件和保护环境→能源的展望和人类的进步→布置研究学习和自学内容。
【教学设计方案】
(第三节)化学反应中的能量变化
教学重点:化学反应中的能量变化,吸热反应和放热反应。
教学难点:化学反应中的能量变化的观点的建立。能量的“储存”和“释放”。
教学过程
引入新课:影像:《远古人用火》
过渡:北京猿人遗址中发现用火后的炭层,表明人类使用能源的历史已非常久远。
板书:一、化学反应中的能量变化
过渡:化学反应中能量是怎样变化的?
学生分组实验:请学生注意①操作方法②仔细观察实验现象③总结实验结论④写出化学方程式。
(1)反应产生大量气泡,同时试管温度升高,说明反应过程中有热量放出。
化学反应方程式:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑(2)混合搅拌后,玻璃片和小烧杯粘在一起,说明该反应吸收了大量的热,使水温降低结成冰。
化学反应方程式:
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O结论:
①化学反应中的能量变化主要表现为吸热反应。
化学反应放热反应吸热反应能量的“储存”和“释放”。
②化学反应中的能量守恒:
放热反应:反应物能量高吸热反应:生成物能量高
生成物能量低反应物能量低
放热反应:化学上把有能量放出的化学反应叫做放热反应。
如:CH4(g)+2O2(g)点燃CO2(g)+2H2O(l)
吸热反应:化学上把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
如:C(s)+H2O(g)高温CO(g)+H2(g)
讨论:现代人怎样利用化学反应?
结论:现代人利用化学反应主要是①利用化学反应中释放出的能量②利用化学反应制取或合成新物质。
板书:二、燃料燃烧的条件和环境保护
学生分组讨论:(1)燃料充分燃烧条件?(2)大量使用化石燃料的缺点?
结论:
(1)使燃料充分燃烧需要考虑两点:①燃烧时要有足够多的空气②燃料与空气要有足够大的接触面。
空气不足:①浪费资源②产生大量一氧化碳污染空气,危害人体健康。
空气过量:过量空气会带走部分热量,浪费能源。
增大接触面:改变燃料的状态。如固体燃料粉碎、将液体燃料以雾状喷出、固体燃料液化等。
(2)大量使用化石燃料:①能引起温室效应②会造成化石燃料蕴藏量的枯竭③煤燃烧排放二氧化硫,导致酸雨④煤燃烧会产生大量的烟尘。
板书:三、现代能源结构和新能源展望
讨论:现代人怎样利用化学反应中释放出的能量?
结论:人类所需要能量,绝大部分是通过化学反应产生。主要是煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品燃烧所产生的。
讲述:现代能源结构。
1999年我国化石燃料和水电能源的消耗结构:能源
煤
石油
天然气
水电
比例
76.2%
16.6%
2.1%
5.1%
讲述:我国化石燃料与世界主要国家或地区对比。
石油储量/1×1010t
天然气储量/1×1010m3
煤炭/1×1010t
北美
5.6
8.4
262.9
西欧
3.4
6.1
99.3
日本
0
0
1.0
前苏联
8.3
42.5
241.0
中东
54
24.2
0
中国
2.4
0.8
99.0
讨论:我国能源结构的缺点和新能源展望(环保、防止能源危机)。学生发表自己的想法。
结论:得出以下结构。
板书设计
化学反应中的能量变化
一、化学反应中的能量变化
二、燃料燃烧的条件和环境保护2Al+6HCl=2AlCl3+3H2(放热)
三、现代能源结构和新能源展望Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O(吸热)
(1)常规能源化学反应放热反应吸热反应能量的“储存”和“释放”
(2)新能源阅读:能源与人类进步
【习题精选】
一、选择题
根据以下叙述回答1、2题
能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源,需依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来获得:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
1.下列叙述中错误的是:
A.电能是二级能源B.水力是一级能源
C.天然气是一级能源D.化石燃料是二级能源2.关于用水制取二级能源氢气。以下研究方向不正确的是:
A.通电使水分解产生氢气。
B.设法将太阳聚焦,产生高温使水分解。
C.寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气。
D.构成水的氢和氧都是可以燃烧或助燃的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源。
3.根据以下三个反应(其中M、N、P、Q各表示一种元素):
Ⅰ.NCl2+P=N+PCl2
Ⅱ.2MCl3+3N=2M+3NCl2
Ⅲ.3QCl2+2M=2MCl3+3Q
判断M、N、P、Q的还原性按由强到弱顺序排列正确的是:A.M>N>P>QB.P>N>M>Q
C.Q>P>N>MD.N>M>P>Q
4.在下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是:
A.在氧化还原反应中,甲原子失去电子比乙原子失去的多。
B.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强。
C.甲能跟稀盐酸反应放出氢气,而乙不能。
D.在自然界中甲只有化合态,而乙有游离态。
5.单质X和Y相互反应生成化合物XY(X2+、Y2-)。现在有以下叙述:(1)X被氧化(2)X是氧化剂(3)X具有氧化性(4)XY既是氧化产物又是还原产物(5)XY中的Y2-具有还原性(6)XY中X2+具有氧化性(7)Y的氧化性比XY中的X2+氧化性强。
以上叙述中正确的是:
A.(1)(4)(5)(6)(7)
B.(1)(3)(4)(5)
C.(2)(4)(5)(6)
D.(1)(2)(5)(6)(7)
答案:1 D,2 A、D,3 B,4 C、D,5 A。
二、问答题
(每题有一个或两个选项符合题意):
1.等质量的氢气比汽油燃烧时放出的热量多三倍。所以氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源。试简述氢气作为未来能源的三个主要优点。
(1)
(2)
(3)。
2.铁粉和硫粉混合后,平铺在横放的试管中,加热试管的一端,反应能自行进行下去,生成硫化亚铁。请写出方程式,并从反应热的角度解释这个反应。
(1)化学方程式;
(2)。
答案:(略)
【典型例题】
例1在相同温度下,下列3个反应放出的热量分别以Q1、Q2、Q3表示,则Q1、Q2、Q3的关系是
(1)2H2(气)+O2(气)=2H2O(气)+Q1
(2)2H2(气)+O2(气)=2H2O(液)+Q2
(3)H2(气)+12O2(气)=H2O(气)+Q3
A.Q1>Q2,Q2=2Q3B.Q1=Q2=Q3
C.Q1<Q2,Q3=Q1/2D.无法比较解析:因为水蒸气冷凝为液态水放出热量,当温度不变时,每摩水蒸气冷凝成液态水时放出43.9千焦热,而方程(1)和(3)分别表示2摩和1摩H2燃烧时放出的热量,所以Q3=1/2Q1,故答案C。
例2以下关于化学反应KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O中,电子转移的方向和数目的叙述,正确的是
A.由Cl-1转移Cl+5,共6e-
B.由Cl-1转移Cl+5,共5e-
C.由Cl0转移Cl+5,共6e-
D.由Cl0转移Cl+5,共5e-
解析:不同价态的同种元素间发生氧化还原反应,其结果是两种价态只能相互靠近或最多达到相同的价态,而决不会出现高价态变低,低价态变高的交叉现象。即:高价态(被还原)中间价态(被氧化)低价态由以上规律可知,该化学反应中,KCl中-1价的氯原子只能来自HCl。HCl中6个HCl被氧化成0价的氯原子有5个,而KClO3中+5价的氯被还原到0价,所以电子转移的数目为5e。综上所述,应选B。
例3把Cl2通入氨水中发生如下反应:3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2↑。当溢出的气体中含有0.28克N2时,问反应中有多少克氨被氧化?
解.3Cl2+8NH36NH4Cl+N2↑设被氧化的氨质量为m
NH3=34gN2=28g
m(氨氧化)=0.28 g
m(NH3氧化)=0.34 g
答:反应中有0.34克NH3被氧化。