背景材料:
以下是李老師的《化學能與熱能》的教學片段:
[創(chuàng)設(shè)問題情景]
氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發(fā)生什么現(xiàn)象?為什么?
[學生思考、討論]
氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發(fā)生爆炸。這是因為反應(yīng)在有限的空間里進行,放出大量的熱,使周圍氣體急劇膨脹。
[進一步思考]
反應(yīng)中的熱量由何而來?氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)是什么?
[學生思考、討論]
從化學鍵角度分析氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)。
板書:一、化學鍵與化學反應(yīng)中能量的變化關(guān)系
[教師補充講解]
化學反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成?;瘜W鍵是物質(zhì)內(nèi)部微粒之間強烈的相互作用,斷開反應(yīng)物中的化學鍵需要吸收能量,形成生成物中的化學鍵要放出能量。氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)是在一定的條件下,氫氣分子和氯氣分子中的H-H鍵和Cl-Cl鍵斷開,氫原子和氯原子通過形成H-Cl鍵而結(jié)合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H鍵,1molCl2中含有1molCl-Cl鍵,在25℃和101kPa的條件下,斷開1molH-H鍵要吸收436kJ的能量,斷開1molCl-Cl鍵要吸收242kJ的能量,而形成1molHCl分子中的H-Cl鍵會放出431kJ的能量。這樣,由于破壞舊鍵吸收的能量少于形成新鍵放出的能量,根據(jù)“能量守恒定律”,多余的能量就會以熱量的形式釋放出來。
[歸納小結(jié)]
1.化學鍵的斷裂和形成是化學反應(yīng)中能量變化的主要原因。
2.能量是守恒的。
[練習反饋]
已知斷開lmolH2中的化學鍵要吸收436kJ的能量,斷開1molO2中的化學鍵要吸收496kJ的能量,形成水分子中的1molH-O鍵要放出463kJ的能量,試說明中的能量變化。
[講解]
剛才我們從微觀的角度分析了化學反應(yīng)中能量變化的主要原因,那么,又怎樣從宏觀的角度來判斷一個反應(yīng)到底是放熱還是吸熱的呢?各種物質(zhì)中都含有化學鍵,因而我們可以理解為各種物質(zhì)中都儲存有化學能。化學能是能量的一種形式,它可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。不同物質(zhì)由于組成、結(jié)構(gòu)不同,因而所包含的化學能也不同。在化學反應(yīng)中,隨著物質(zhì)的變化,化學能也隨之改變,如H2與Cl2、O2的反應(yīng)。那么,一個化學反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢?
[學生討論、交流]
1.一個確定的化學反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小。
2.畫出反應(yīng)物、生成物總能量的大小與反應(yīng)中能量變化的關(guān)系示意圖。
[思考與分析]
甲烷燃燒要放出熱量,水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣,試從化學鍵和物質(zhì)所含能量的角度分析其原因,并說明反應(yīng)過程中能量的轉(zhuǎn)變形式。
[提出問題]
前面我們通過對具體反應(yīng)的分析,從微觀和宏觀兩個角度探討了化學反應(yīng)中能量變化的主要原因,知道了化學能和其他能量是可以相互轉(zhuǎn)變的,還知道化學反應(yīng)中能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化。那么,怎樣把物質(zhì)變化和熱量變化統(tǒng)一地表達出來呢?你可以在和同學討論的基礎(chǔ)上提出自己的想法,并對其他同學提出的表達方式做出評價。
問題:
(1)寫出通過本課的學習,學生可以獲得怎樣的知識與技能。
(2)說明本課的教學重點和難點。
(3)李老師所采用的教學方法有哪些?
(4)請列舉出常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。
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