化学反应与能量教学设计(能力篇—讲究方法、突破难点、树立信心)

设计思想：

1、精选题——所选习题应紧密联系社会生产和生活实际，充分体现化学造福人类、化学让生活更美好的观点，从而增强学生探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。如第2题中以氮是地球上含量丰富的一种元素为素材，第4题【迁移应用2】中的碳不完全燃烧时热量损失的计算，第5题中将煤转化为水煤气的热效应对比，第6题中火箭推进器中的热化学反应等。

2、准定位——研究近五年全国新课标理综卷，反应原理题重视考查学生从图表中获取关键信息的能力，以及基于真实情景下的化学计算能力要求也远高于广东卷。如全国新课标卷中连续5年都在大题中出现了反应热的计算，尤其是盖斯定律的应用计算。

3、讲方法——通过习题的分析求解，重在提炼方法、突破难点、树立信心。

4、重突破——本节教学主要从三个方面予以突破：①借助图形，直观理解；②依据定律，快速计算；

③严密推理，变通应用。这三种能力也是学好化学反应原理必备的基本功，《化学反应与能量》这一章内容相对容易些，从容易的章节入手，初步学习与应用，为后面章节原理的学习奠定基础。

5、渐推进——图形直观，易于理解，本节教学从图形分析入手，并根据相关问题把难度大的推理性问题融合到图形问题中，借助图形加以理解，通过【迁移应用】得以顺利解决。图形题中也融合了计算，并通过图形理解、快速计算，由此引入反应热的有关计算。

教材与学情分析：

1、教材——本章内容是选修4的第1章，在必修化学2中，学生初步学习了化学能与热能的知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识，本章是在此基础上的扩展与提高。在上选修4的第1节课时，我让学生打开课本目录，浏览课本目录内容，学生发现有三章内容已经学过，熟悉的内容增强了学生学好的信心，同时也强调说明肯定需扩展与提高，如何扩展与提高？做到两点：一是应用图形、直观理解；二是学会追问、勤于推理。给学生指明了学习化学反应原理的2个法宝。

2、学情——应该说学习本章难度不大，常识性的知识已经具备，但学生的应用分析能力还较为薄弱，在实际解题过程中，学生看到新的图表呈现，往往不知从何入手；遇到角度新颖、情境新颖问题，不知如何提炼信息与推理；说到计算，畏难心里已经产生。而全国新课标卷对这三方面的要求比以往广东卷高多了，这是摆在当前我们必须突破的问题。为此，我在本章末的提升练习中，分为两个层次进行。一是基础层级，做到明辨概念、立足基础、细节过关。二是能力层级，做到讲究方法、突破难点、树立信心。本节是按能力层级要求进行设计的。

教学目标：

1、知识与技能：培养学生读题审题能力及图形分析能力，学会借用图的直观性理解问题并解决问题；理解盖斯定律，并能灵活运用盖期定律解决问题；学会借助图形与想象建模解决推理性问题。

2、过程与方法：本节教学从图形分析入手，并把难度大的推理性问题融合到图形问题中，借助图形加以理解，通过【迁移应用】得以顺利解决。在图形题中融合计算，并通过图形理解、快速计算，由此引入反应热的有关计算。没有专门知识的罗列，在解决问题的过程中方法自然形成，能力得以培养，信心得到增强。

3、情感态度与价值观：在习题所提供的背景材料中，感受化学与社会生产、生活实际的紧密联系，增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向；在赏识肯定中激发学生的学习兴趣，在引领点拨的过程中领悟学习的方法，在解决问题的过程中让学生体验成功。

教学重点：读题审题能力，图形分析能力，盖斯定律的理解与应用，借助图形与想象建模解决推理性问题。

教学难点：悦纳新图形并学会在图形与新情境中捕捉信息与要点；推理性问题中如何借助图形与想象建模予以化解；反应热的计算中观察能力的培养与快速准确求解。

教学方法：创导和谐、赏识肯定、引导点拨、逐层推进

教学设计：

一、借助图形，直观理解

1.
请分别画出放热反应、吸热反应反应过程中的能量变化图，并借助图形直观理解各段含义

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




【设计意图】能量变化图学生较熟悉，一般能作出，理解各段含义后，为后面新情境图的分析打下伏笔。

【教学处理】学生作图后，师生共同分析

2. 氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。右图是N₂(g)和H₂(g)反应生成1 mol NH₃(g)过程中能量变化示意图，请写出N₂和H₂反应的热化学方程式：___________________________                 ______。

【迁移应用】（1）已知某温度时，合成氨反应N₂(g)＋3H₂(g)

 
 

 
  
  

   
    
   
  
  

 
  
  
   
    
   
  
  

 
 

 
 

 
  
  
   
    
   
  
  

 
  
  
   
    
   
  
  

3．（节选） (2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。

图2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成1mol氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢（H₂Se）发生分解反应的热化学方程式：                                                       

【设计意图】图形变换后，如何从图中读取与提炼信息，坚信一个理念——图形是用来帮助我们直观解题的。

【教学处理】引导学生学会观察图中数据，从数据的“+、—”及大小中展开思考与推理

4． 金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足生成一氧化碳，若充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

(1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，________(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式

___                                                            ____。

(2)在通常状况下，________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：______________                                           ____。

(3)
12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成等物质的量的CO与CO₂时，该过程中放出的热量为_______         _____                       __。

【迁移应用1】

（1）已知25℃、101 kPa条件下：

4Al(s)＋3O₂(g)===2Al₂O₃(s)    ΔH＝－2834.9 kJ·mol^－1

4Al(s)＋2O₃(g)===2Al₂O₃(s)    ΔH＝－3119.1 kJ·mol^－1

由此得出的正确结论是(　　)

A．等质量的O₂比O₃能量低，由O₂变为O₃为吸热反应

B．等质量的O₂比O₃能量低，由O₂变为O₃为放热反应

C．O₃比O₂稳定，由O₂变为O₃为吸热反应

D．O₂比O₃稳定，由O₂变为O₃为放热反应

（2）灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：

①Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl₂(aq)＋H₂(g)   △H₁

②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl₂(aq)＋H₂(g)   △H₂

③Sn(s、灰)

Sn(s、白)          △H₃＝＋2.1kJ/mol

下列说法正确的是(  
)

A  △H₁＞△H₂                          B  锡在常温下以灰锡状态存在

C  灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D  锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏

【迁移应用2】100
g碳燃烧所得气体中，CO占1/3体积，CO占2/3体积，且C(s)+ 1/2O₂(g)
＝CO(g)  ΔH=－110.35 kJ·mol^-1,CO(g)+
1/2O₂(g)＝CO₂(g)  ΔH=－282.57 kJ·mol^-1。与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（    ）

A.392.92 kJ            B.2 489.44 kJ            C.784.92 kJ
           D.3274.3 kJ

【设计意图】图中信息较多时，如何冷静、快速提炼出有用信息。结合图形，迁移应用，推理难点得以快速化解。【迁移应用1】的2个小题均较为新颖，不要有畏难心理，学会从题干中提取信息，在推理的过程中借助图形与想象建模；【迁移应用2】的计算，通过对图的认识与理解便迎刃而解了。

【教学处理】引导学生学会采用对比分析的方法，可迅速找到解决问题的捷径，如石墨与金刚石对比，CO与CO₂的对比。联想对比、迁移运用，引导学生学会借助图形与想象建模，使新颖抽象的问题直观化、简单化，这是理科必备的基本素养。

【自我小结】                                                                    

二、依据定律，快速计算

5．将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)。

C(s)、CO(g)和H₂(g)完全燃烧的热化学方程式分别为

①C(s)＋O₂(g)===CO₂(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1

②H₂(g)＋1/2O₂(g)===H₂O(g)　ΔH₂＝－242.0 kJ·mol^－1

③CO(g)＋1/2O₂(g)===CO₂(g)　ΔH₃＝－283.0 kJ·mol^－1

请回答：

(1)请你根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H₂的热化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)比较反应热数据可知，1 mol
CO(g)和1 mol H₂(g)完全燃烧放出的热量之和，比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量________(填“多”或“少”)。

甲同学据此认为：“煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。”

乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图：

请你写出ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH₄之间存在的关系式__________________________。

乙同学据此认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量，最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析：甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)同学，另一同学出现错误观点的原因是__________________________                            ______________。

【设计意图】加深对盖斯定律的理解与应用，培养学生的观察能力，能根据已有的热化学方程式加减合并成新的热化学方程式。同时感知生活中处处有化学，增强学好化学服务社会的意识。

【教学处理】本题难度不大，重在认识能量的守恒，理解盖斯定律。

6．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N₂H₄)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成水蒸气和氮气，放出256.65 kJ的热量。

(1)反应的热化学方程式为________________________________________________________。

(2)已知H₂O(l)===H₂O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol则16 g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是__________kJ。

(3)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是________________________________________________________________________。

(4)发射卫星可用肼为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和水蒸气。已知：

①N₂(g)＋2O₂(g)===2NO₂(g)           ΔH＝＋67.7 kJ/mol

②N₂H₄(g)＋O₂(g)===N₂(g)＋2H₂O(g)    ΔH＝－534 kJ/mol

③1/2H₂(g)＋1/2F₂(g)===HF(g)       ΔH＝－369 kJ/mol

④H₂(g)＋1/2O₂(g)===H₂O(g)          ΔH＝－242 kJ/mol

①肼和二氧化氮反应的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

②有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大。肼和氟气反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。

【设计意图】突破有关反应热的计算，掌握计算的一般思路与方法。进一步培养学生的观察能力，能快速根据已有的热化学方程式加减合并成新的热化学方程式。

【教学处理】本题涉及的计算转换较多，学生会做但准确率不高，往往计算结果错误，重在引导学生逐步分析与计算，特别是状态转化中量的转换也要同时考虑。应用盖斯定律进行计算时，要耐心细致。

【自我小结】