高二化學(xué) 選擇性必修1 第3課時 熱化學(xué)方程式 燃燒熱 教學(xué)設(shè)計

1、熱化學(xué)方程式 燃燒熱教學(xué)設(shè)計一、課標解讀熱化學(xué)方程式 燃燒熱屬于選擇性必修1化學(xué)反應(yīng)原理中的主題1“化學(xué)反應(yīng)與能量”的重點知識。1內(nèi)容要求 認識化學(xué)能可以與熱能相互轉(zhuǎn)化，能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律； 知道內(nèi)能受溫度、壓強、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。2學(xué)業(yè)要求 能進行反應(yīng)焓變的簡單計算，并能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化； 能運用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)，綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決實際問題。二、教材分析熱化學(xué)方程式 燃燒熱本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習是在學(xué)生建構(gòu)宏觀、微觀、符號三重表征模型的基礎(chǔ)上，對該模型的應(yīng)用。結(jié)合前一節(jié)內(nèi)容對反應(yīng)熱、焓變的學(xué)習，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物質(zhì)變化和能量變化

2、、定性和定量認識熱化學(xué)方程式，并對化學(xué)方程式與熱化學(xué)方程式進行區(qū)分和理解，培養(yǎng)學(xué)生“變化觀念”“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。在對燃燒熱的概念、表示形式與簡單計算的教學(xué)中結(jié)合燃料的選擇與應(yīng)用，將理論知識與學(xué)生的生活實際、科技發(fā)展實際密切結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責任”的核心素養(yǎng)。在人教版舊教材中，熱化學(xué)方程式編排在選修四第一章第一節(jié)，而燃燒熱與能源作為第二節(jié)內(nèi)容呈現(xiàn)。新教材在必修二化學(xué)能與能量變化對“能源”已有介紹，在選擇性必修一中不再具體介紹。新教材中熱化學(xué)方程式、燃燒熱均安排在第一節(jié)內(nèi)容，均在反應(yīng)熱與焓變的學(xué)習之后，熱化學(xué)方程式為反應(yīng)熱的表示，而燃燒熱則為反應(yīng)熱的示例，對反應(yīng)熱中“宏

3、、微、符”三重表征的模型進行學(xué)習和應(yīng)用。在概念描述上，新舊教材略有不同。新教材對“熱化學(xué)方程式”的定義范圍更寬泛，主要指明其對反應(yīng)熱量變化表示的特點；對“燃燒熱”的定義中，舊教材定義為“1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量”，新教材將“穩(wěn)定的氧化物”改成“指定產(chǎn)物”，并指明可燃物中元素氧化得到的產(chǎn)物，從而將“燃燒熱”的定義更具體化。新教材在多處知識的處理上采用舉例說明、總結(jié)歸納的形式進行編排。通過“水的聚集狀態(tài)變化時的焓變示意圖”直觀地標明聚集狀態(tài)對反應(yīng)熱的影響規(guī)律：由固態(tài)變液態(tài)，由液態(tài)變氣態(tài)是吸熱過程，通過實例說明H中“每摩爾”的含義，從而使對熱化學(xué)方程式的書寫注意事項的總

4、結(jié)變得水到渠成，有助于學(xué)生理解學(xué)習。本節(jié)內(nèi)容是對反應(yīng)熱的進一步學(xué)習和應(yīng)用，新教材結(jié)合實例突出對知識構(gòu)建的過程，通過“重要的體內(nèi)能源脂肪”的介紹及“了解火箭推進劑”的課后實踐任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、科技等社會熱點問題，提高學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責任。三、學(xué)情分析通過初中和必修階段的學(xué)習，學(xué)生從定性角度掌握了化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。通過本章前兩節(jié)內(nèi)容的學(xué)習，學(xué)生已分別從宏觀現(xiàn)象（中和熱的測定）、微觀探析（物質(zhì)舊鍵的斷裂與新鍵的形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因）對反應(yīng)熱有所了解，并對焓變H的符號表征及變化圖像有所認識。但學(xué)生還無法將化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化與能量變化有效聯(lián)系起來，對于從定量角度討論化學(xué)變化存在困

5、難，對反應(yīng)熱的實際應(yīng)用理解不深，無法將理論與實際有效聯(lián)系起來。四、素養(yǎng)目標【教學(xué)目標】1能正確書寫化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；2能理解燃燒熱概念，正確書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式；3能理論聯(lián)系實際，科學(xué)地認識燃料的選擇。【評價目標】1通過對熱化學(xué)方程式表示方法的討論，診斷學(xué)生的對比分析能力；2通過對燃燒熱概念的辨析，診斷學(xué)生對反應(yīng)熱的掌握程度；3通過結(jié)合實際分析熱量變化的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責任”的核心素養(yǎng)。五、教學(xué)重點、難點教學(xué)重點：熱化學(xué)方程式的正確書寫教學(xué)難點：燃燒熱概念的理解六、教學(xué)方法教師教法：創(chuàng)設(shè)情境、問題探究學(xué)生學(xué)法：對比分析、歸納總結(jié)七、教學(xué)思路目標落實教學(xué)環(huán)節(jié)問題線活動線設(shè)

6、計意圖素養(yǎng)水平教學(xué)目標1環(huán)節(jié)一：情境導(dǎo)入燃料的選擇燃料的選擇條件有哪些？結(jié)合實際、發(fā)散思維回答燃料的選擇條件調(diào)動學(xué)生課堂參與度，引出熱化學(xué)方程式表示的必要1環(huán)節(jié)二：符號表征熱化學(xué)方程式如何表示物質(zhì)變化與能量變化之間的關(guān)系？ 比較1mol H2與0.5 mol O2分別生成H2O(g)、H2O(l)時H的不同 比較1mol H2與0.5 mol O2生成H2O(l)時的H1，及2 mol H2與1 mol O2生成H2O(l)時H2的不同 總結(jié)熱化學(xué)方程式書寫的注意事項復(fù)習回顧H的簡單計算，引導(dǎo)學(xué)生對不同情況的反應(yīng)能量的變化進行比較，培養(yǎng)學(xué)生對比分析、歸納總結(jié)的能力3教學(xué)目標2環(huán)節(jié)三：反應(yīng)熱的應(yīng)

7、用燃燒熱如何判斷燃料燃燒放出熱量的多少？ 理解“完全燃燒”的程度，判斷各元素完全燃燒對應(yīng)的產(chǎn)物 CH4、CO燃燒熱的計算及熱化學(xué)方程式的書寫 分析比較中和熱、燃燒熱的異同點結(jié)合實例理解燃燒熱的概念，培養(yǎng)學(xué)生的辨析能力3教學(xué)目標3環(huán)節(jié)四：聯(lián)系實際燃燒的選擇結(jié)合燃料的特點、燃料的選擇條件，思考部分常見燃料的應(yīng)用 根據(jù)燃料的選擇條件分析燃料選擇的原因 了解火箭燃料的發(fā)展理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責任”的核心素養(yǎng)，與社會熱點火箭推進劑相結(jié)合，提高學(xué)生學(xué)習興趣4八、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動情境導(dǎo)入燃料的選擇【視頻導(dǎo)入】2021年10月16日，我國“神舟十三號”載人飛船發(fā)射成功，正如我們所

8、看到的，其運載火箭的發(fā)射是需要大量熱能的。【照片導(dǎo)入】除了剛剛我們所看到的火箭發(fā)射，生活中還有許多場景都需要熱能。請同學(xué)們思考，以上場景的熱能都是由什么物質(zhì)提供的呢？【過渡】由此可見，在不同的場合所選用的燃料有所不同，請同學(xué)們再思考，燃料的選擇需要考慮什么因素呢？聯(lián)系生活，說出天然氣、汽油等常用燃料。結(jié)合實際，發(fā)散思維：所提供的熱量足夠多、污染小、易運輸、易開采等【提問】在這些因素中，最首要考慮的是“所提供的熱量足夠多”，如果我們用許多的燃料才能供我們做一餐飯，這樣“足夠多”的熱量合理嗎？很顯然是不合理的，我們應(yīng)該限定“一定量”的燃料所提供的熱量足夠多?！具^渡】因此，為了判斷燃料所提供的熱量夠

9、不夠多，我們需要確定燃料的量與放出的熱量之間量的關(guān)系。擦出思維火花，理解量的限定。符號表征熱化學(xué)方程式【知識回顧】（通過上節(jié)課的學(xué)習，我們學(xué)會了焓變的有關(guān)計算，請同學(xué)們通過例題計算該反應(yīng)放出的熱量）已知斷裂1 mol H-H鍵、1 mol O=O鍵時所吸收的熱量分別為436 kJ、496 kJ，形成1 mol O-H鍵時所釋放的熱量為463 kJ，計算以下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱：1 mol H2與0.5 mol O2反應(yīng)生成H2O(g)【過渡】通過計算，我們可以知道1 mol H2與0.5 mol O2反應(yīng)生成H2O(g)放出的熱量為242 kJ，如果是2 mol H2與足量的O2反應(yīng)生成H2O(g

10、)，放出的熱量為多少呢？3 mol H2呢？為了便于表示反應(yīng)物的量與放出的熱量之間的關(guān)系，我們可以用這樣的式子表示：回顧前一節(jié)焓變的學(xué)習進行簡單的計算【概念】我們把像這樣能表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫作熱化學(xué)方程式?！咎釂枴空埻瑢W(xué)們觀察，熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式有什么區(qū)別？在書寫熱化學(xué)方程式時需要注意什么？【提問】為什么熱化學(xué)方程式要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)？老師給出另一個熱化學(xué)方程式，大家想必就能明白了。【講解】不難發(fā)現(xiàn)，兩個方程式中由于生成物水的狀態(tài)的不同，反應(yīng)放出的熱也有所不同。原因是物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時是需要吸、放熱的。以水為例，水蒸氣液態(tài)水冰的過程是放熱過程，其中已知H2O(g

11、) = H2O(l) H = -44 kJ/mol，所以兩者之間的焓變相差44 kJ/mol。溫度、壓強會影響能量的變化，一般要指明反應(yīng)的溫度和壓強，但常溫常壓下可以不注明。【講解】除此之外，由前面例題，我們知道隨著反應(yīng)物量的變化，焓變也會成正比發(fā)生變化。所以，同一個反應(yīng)中，化學(xué)計量數(shù)與H成正比，且可為整數(shù)或分數(shù)?！咎釂枴磕敲矗琀單位中“每摩爾”表示什么？【講解】值得注意的是，H單位中“每摩爾”不是指“每摩爾某物質(zhì)”，而是指“每摩爾反應(yīng)”。對于反應(yīng)：1 mol H2(g) 與12 mol O2(g) 反應(yīng)生成1 mol H2O(g)表示“每摩爾反應(yīng)”， “每摩爾反應(yīng)”放出242 kJ的熱量。對

12、于反應(yīng)：2 mol H2(g) 與1 mol O2(g) 反應(yīng)生成2 mol H2O(g)表示“每摩爾反應(yīng)”，“每摩爾反應(yīng)”放出484 kJ的熱量。因此，書寫熱化學(xué)方程式時， H 通過對比分析熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式，教師的引導(dǎo)，總結(jié)出熱化學(xué)方程式幾個書寫注意事項：物質(zhì)后注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)不用注明反應(yīng)條件。方程式后正確書寫焓變H指明反應(yīng)的溫度和壓強，但常溫常壓下可以不注明同一個反應(yīng)中，化學(xué)計量數(shù)與H成正比，且可為整數(shù)或分數(shù)。通過閱讀【資料卡片】，理解“每摩爾”的意義，并通過實例加深對H的理解【課堂練習】1、判斷熱化學(xué)方程式的書寫是否正確2、書寫熱化學(xué)方程式；根據(jù)熱化學(xué)方程式書寫的注意事項，學(xué)會

13、判斷熱化學(xué)方程式的書寫。進一步練習熱化學(xué)方程式的書寫，并強調(diào)“化學(xué)計量數(shù)應(yīng)與H成正比”。反應(yīng)熱的應(yīng)用燃燒熱【過渡】在燃料的選擇中，我們需要選擇“一定量的燃料所提供的熱量足夠多”的燃料，燃料燃燒到什么程度放出的熱量多？完全燃燒，生成指定的產(chǎn)物：以燃料中常見的元素燃燒所對應(yīng)的的產(chǎn)物為例進行分析，如HH2O(l)（而不是H2O(g)）CCO2（而不是CO）SSO2、NN2燃料完全燃燒生成指定的產(chǎn)物能放出多少的熱量呢？學(xué)生理解“完全燃燒”的意義，學(xué)會判斷物質(zhì)燃燒產(chǎn)物。【概念】在101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量，叫作該物質(zhì)的燃燒熱?！舅伎肌扛鶕?jù)燃燒熱的定義，解釋“甲烷

14、的燃燒熱為890 kJ/mol” 的意義是什么？【課堂練習】判斷燃燒熱【講解】燃燒熱的熱化學(xué)方程式的書寫注意事項：以1 mol 燃料為標準配平方程式 完全燃燒生成指定產(chǎn)物【課堂練習】1、寫出CH4、CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式。2、辨析不同的熱化學(xué)方程式。學(xué)生辨析燃燒熱的概念，并學(xué)會書寫燃料燃燒熱的熱化學(xué)方程式，與普通反應(yīng)的熱化學(xué)方程式進行對比得出其書寫注意事項：燃料前的物質(zhì)的量必須為1 mol，產(chǎn)物必須是指定的產(chǎn)物。通過課堂練習，區(qū)分“燃燒熱的熱化學(xué)方程式”與“燃燒的熱化學(xué)方程式”。聯(lián)系實際燃燒的選擇【過渡】我們通過對熱化學(xué)方程式、燃燒熱的學(xué)習，已經(jīng)能對“提供足夠熱量”的燃料進行選擇。燃料的選擇

15、還有其他的考慮因素。【提問】根據(jù)以下物質(zhì)燃燒熱，結(jié)合燃料本身的特點及燃料的選擇條件，討論以下燃料的應(yīng)用。燃料燃燒熱(kJ/mol)S(s)296H2(g)285.8CH4(g)890.3C2H5OH(l)1366.8（學(xué)生回答）學(xué)生結(jié)合實際，根據(jù)燃料選擇條件分析在不同場合下燃料的選擇。燃料的選擇：1、不選擇S作常用燃料，其產(chǎn)物對大氣有污染2、H2不易制備，且不易運輸，但由于其無污染、燃燒熱較大，是未來新能源3、家庭常用燃料為CH4，西氣東輸工程4、乙醇為可再生能源，液體易運輸，且燃燒熱大，逐漸被用于乙醇汽油中【過渡】火箭推進劑用的是什么物質(zhì)呢？ 【講解】火箭推進劑種類繁多，分為固體推進劑和液體

16、推進劑，下面我們通過液體火箭推進劑的發(fā)展歷程來認識火箭推進劑。1、第一枚液體火箭發(fā)動機的推進劑是液氧汽油，但僅飛行了12.5 米高。2、早期由于采用液氧安全性、儲存較難保證，后采用常溫下穩(wěn)定的肼作為燃料，我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”采用偏二甲肼推進劑。其中，液態(tài)肼作為常用的火箭推進劑，我們一起看看其反應(yīng)原理：2N2H4(l) + N2O4(l) = 3N2(g) + 4H2O(l) H = -1225 kJ/mol 3、但由于肼是有劇毒的物質(zhì)，后又研發(fā)了液氧煤油成本低廉的環(huán)保燃料。4、如今，我國自主研發(fā)了液氫液氧推進劑，這是航天飛行的最佳推進劑?！咎釂枴砍藲錃庵?，還有很多燃料可供選擇，

17、但之所以將液氫稱為最佳推進劑，這是為什么呢？【思考】根據(jù)以下物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)，計算相同質(zhì)量的H2(g)、CH4(g)、C2H5OH(l)完全燃燒放出的熱量，說明用液氫作為火箭燃料的優(yōu)點。燃料燃燒熱(kJ/mol)H2(g)285.8CH4(g)890.3C2H5OH(l)1366.8由計算可知，相同質(zhì)量的上述三種燃料， H2(g) 完全燃燒放出的熱量最多，同時， H2(g) 燃燒產(chǎn)物無污染，這是用液氫作為火箭燃料的優(yōu)點?！局v解】當然，由于液氫體積大，需要超低溫，在儲存與反應(yīng)的問題上都還需要更進一步的技術(shù)突破。根據(jù)燃料選擇條件分析選擇肼作火箭推進劑的原因：液態(tài)易儲存、反應(yīng)無污染、燃燒熱大、生成氣

18、體可作推進作用等課堂小結(jié)【總結(jié)】在了解了燃料的選擇與使用后，可見燃料燃燒所提供的熱能與我們生活息息相關(guān)。本節(jié)課我們學(xué)會反應(yīng)熱的表示方式熱化學(xué)方程式的書寫，還學(xué)習了燃燒熱，理解燃燒熱的定義與燃燒熱熱化學(xué)方程式的書寫。最后我們通過聯(lián)系實際，探討了生活、生產(chǎn)、科技不同領(lǐng)域中燃料的選擇。我們只有把理論和實際聯(lián)系，才能不斷促進社會的發(fā)展。相信隨著我國科技的不斷發(fā)展，我們的航天夢不再是夢！學(xué)生跟教師一同梳理本節(jié)學(xué)習內(nèi)容，體會社會發(fā)展與科學(xué)知識的密切聯(lián)系，提高自身的科學(xué)態(tài)度與社會責任。九、板書設(shè)計熱化學(xué)方程式的書寫熱化學(xué)方程式的書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式：1 mol 燃料燃料的選擇提供足夠熱量污染小易開采易運

19、輸熱化學(xué)方程式燃燒熱概念：1 mol燃料、指定產(chǎn)物十、課堂練習（典型性、代表性和覆蓋面）1熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式不同,下列有關(guān)熱化學(xué)方程式CO(g)+ 12O2(g)= CO2(g)H = -283.0 kJmol-1的說法錯誤的是(A既表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,又表示化學(xué)反應(yīng)中的能量變化B表示1 mol CO(g)與 12 mol O2(g)完全反應(yīng)生成1 mol CO2(g)放出C一氧化碳的燃燒熱為283.0 kJmol-1DCO與O2反應(yīng)生成CO2只能實現(xiàn)化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化2燃燒是人們利用熱能的重要方式。下列有關(guān)燃燒熱的說法正確的是()A燃燒熱所指的燃燒產(chǎn)物一定是相應(yīng)元素的最高價氧化物B實驗測定H2的燃燒熱時與所用H2量的多少無關(guān)C含碳物質(zhì)燃燒生成1 mol CO2時所放出的熱量是燃燒熱D1 mol C燃燒生成CO時放出的熱量是燃燒熱3下列熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱為可燃物的燃燒熱的是()AH2(g)+ 12 O2(g)=H2O(g) H =241.8kJmolBCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+