“手持技術(shù)”應(yīng)用于化學(xué)能與熱能

摘 要：化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為多種形式的能量，尤以熱能為主。在感受生活中的化學(xué)能和熱能的轉(zhuǎn)化引入課堂后，我們感受了一些常見的化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)變化。對于熱效應(yīng)不明顯的化學(xué)反應(yīng)，采用“手持技術(shù)”增強(qiáng)學(xué)生的感官認(rèn)識。通過現(xiàn)象看本質(zhì)，繼續(xù)探討化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化的原因。最后，“學(xué)以致用”去解釋一些生活中的常見實(shí)例中的熱效應(yīng)變化的原因。

關(guān)鍵詞：化學(xué)能與熱能；手持技術(shù)；化學(xué)與生活

一、 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：

1. 了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的主要形式是熱能。

2. 知道化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱的決定因素及反應(yīng)類別。

3. 通過實(shí)驗(yàn)感知放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，初步了解中和熱。

過程與方法：

通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動手能力，觀察力，勤于思考，善于與人合作，具有團(tuán)隊(duì)精神。

情感態(tài)度和價值觀：

1. 通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和情感。

2. 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于探索的科學(xué)精神。

二、 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：探究反應(yīng)熱效應(yīng)。

教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究過程。

三、 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

[導(dǎo)入]演示實(shí)驗(yàn)：自熱米飯

[新知學(xué)習(xí)]

教師：親身感受反應(yīng)中的溫度變化后，請大家完成實(shí)驗(yàn)1，2，3，4。

[實(shí)驗(yàn)探究]

1. 鋁片和稀鹽酸反應(yīng)：在一支試管中加入2～3mL（兩滴管）4mol·L-1的鹽酸，再插入用砂紙打磨光的鋁條，觀察現(xiàn)象并用溫度計(jì)測量溫度變化。

2. 生石灰和水反應(yīng)：取適量的生石灰放入試管中，再加人2～3mL水，用手觸摸，觀察現(xiàn)象。

3. 氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)：在50mL燒杯中加入20mL2mol·L-1的鹽酸，測其溫度。再用另一支量筒取20mL2mol·L-1的NaOH溶液，測其溫度，混合反應(yīng)物并測量溫度變化，并作好記錄。

4. 氯化鋇和硫酸鈉反應(yīng)：在一支試管中加入2～3mL5%硫酸鈉溶液，先測其溫度，再取2～3mL5%氯化鋇溶液的，測其溫度，混合溶液，觀察現(xiàn)象并用溫度計(jì)測量溫度變化。

學(xué)生：分享實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教師：前三個實(shí)驗(yàn)的溶液溫度變化明顯，第四個實(shí)驗(yàn)溫度變化不明顯，我們可用更靈敏的溫度傳感器測定氯化鋇和硫酸鈉反應(yīng)溶液溫度變化。

板書：1. 化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量的變化，以熱能為主。

[演示實(shí)驗(yàn)]：向30mL的5%硫酸鈉中一次性加入等體積5%氯化鋇溶液，對照試驗(yàn)圖（硫酸鈉和氯化鋇的水溶液分別加水）。

實(shí)驗(yàn)1：向30mL的5%硫酸鈉中一次性加入等體積5%氯化鋇溶液；實(shí)驗(yàn)2：對照試驗(yàn)：向30mL5%硫酸鈉溶液中加入30mL水；實(shí)驗(yàn)3：對照試驗(yàn)：向30mL5%氯化鋇溶液中加入30mL水。

教師：實(shí)驗(yàn)1說明硫酸鈉和氯化鋇反應(yīng)的確放出熱量，實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3說明物質(zhì)在稀釋過程中的溶液溫度下降，排除稀釋熱的干擾，說明反應(yīng)放熱。

學(xué)生：概括所做實(shí)驗(yàn)反應(yīng)類型。

板書：2. 常見放熱和吸熱反應(yīng)。

1）放熱反應(yīng)：多數(shù)化合反應(yīng)；中和反應(yīng)；燃燒；活潑金屬和水或酸。

教師：接著我們繼續(xù)感受吸熱反應(yīng)中的溫度變化吧！

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]：

5. Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)：先用藥匙取4勺研細(xì)的Ba（OH）2·8H2O晶體，將氫氧化鋇放入棒棒冰塑料皮中，再向塑料皮中加入2勺氯化銨，用夾子夾于塑料皮口部，密封。然后捏揉塑料皮使反應(yīng)物充分混合，觀察現(xiàn)象。（友情提示：不要打開夾子）

板演訓(xùn)練：Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)反應(yīng)方程式書寫

教師：取一組實(shí)驗(yàn)，取下夾子，讓學(xué)生“扇聞”，并描述現(xiàn)象。

師生共同：分析方程式，屬于非氧化還原反應(yīng)；屬于復(fù)分解反應(yīng)；屬于自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)。

2）吸熱反應(yīng)：Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl C+CO2△2CO C+H2O△CO+H2 H2+CuO△Cu+H2O

[友情提示]：一些物質(zhì)的溶解或稀釋過程也伴隨明顯熱效應(yīng)，如：濃硫酸的稀釋放熱；NaOH（s）的溶解放熱；NH4NO3（s）KNO3（s）NH4Cl（s）的溶解吸熱。

[過渡]：感受了化學(xué)反應(yīng)中的放熱和吸熱，大家不禁要問為什么化學(xué)反應(yīng)伴隨能量的變化？

教師：化學(xué)的本質(zhì)是什么？

學(xué)生：作答。

教師：（觀看PPT）以H2+Cl22HCl為例分析反應(yīng)中的斷鍵和成鍵與能量的關(guān)系。

學(xué)生：（畫圖分析），教師給出能量線，讓學(xué)生分析該圖形的熱效應(yīng)和字母所代表的涵義。

[師生討論]：從化學(xué)鍵變化的角度分析反應(yīng)熱效應(yīng)變化的原因。

教師：分析加熱對于反應(yīng)的作用。

[想一想]：化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱和反應(yīng)條件有沒有必然聯(lián)系？

[資料]：在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時所釋放出的熱量叫做中和熱，測定中和熱的原理：Q=cmΔt。

[思考與交流]：測定中和熱時，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題？

教師和學(xué)生交流討論：分析儀器的組裝過程（配圖）

[課件展示]：中和熱測定裝置圖和改進(jìn)的裝置圖。（層層遞進(jìn)式的問題引導(dǎo)學(xué)生回答，并且一步一步展示圖片）

[聯(lián)系實(shí)際]：實(shí)例分析

自熱飯盒原理；“搖搖冰”；暖寶寶

四、 板書設(shè)計(jì)（略）

五、 教學(xué)反思

學(xué)生的認(rèn)知順序是教師備課時需要考慮的重要因素，先是感知事物的存在，再是理解反應(yīng)放熱或吸熱的反應(yīng)的原因。承接必修二第一章化學(xué)鍵和化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)之后，學(xué)生在有所知識儲備的基礎(chǔ)上再去探討反應(yīng)熱變化的原因，是順理成章的事情。

參考文獻(xiàn)：

[1]林建芬，盛曉婧，錢楊義.化學(xué)“四重表征”教學(xué)模式的理論構(gòu)建與實(shí)踐研究[J].化學(xué)教育，2015（7）.

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[3]龐春暉，關(guān)寧，劉文.吸熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（8）.

作者簡介：

尹君，安徽省淮南市，安徽淮南市第一中學(xué)。