“手持技术”应用于化学能与热能

摘 要：化学反应中化学能可以转化为多种形式的能量，尤以热能为主。在感受生活中的化学能和热能的转化引入课堂后，我们感受了一些常见的化学反应中的热效应变化。对于热效应不明显的化学反应，采用“手持技术”增强学生的感官认识。通过现象看本质，继续探讨化学反应伴随能量变化的原因。最后，“学以致用”去解释一些生活中的常见实例中的热效应变化的原因。

关键词：化学能与热能；手持技术；化学与生活

一、 教学目标

知识与技能：

1. 了解化学反应中能量转化的主要形式是热能。

2. 知道化学反应放热还是吸热的决定因素及反应类别。

3. 通过实验感知放热反应和吸热反应，初步了解中和热。

过程与方法：

通过实验培养动手能力，观察力，勤于思考，善于与人合作，具有团队精神。

情感态度和价值观：

1. 通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感。

2. 培养学生严谨求实、勇于探索的科学精神。

二、 教学重难点

教学重点：探究反应热效应。

教学难点：设计实验探究过程。

三、 教学过程设计

[导入]演示实验：自热米饭

[新知学习]

教师：亲身感受反应中的温度变化后，请大家完成实验1，2，3，4。

[实验探究]

1. 铝片和稀盐酸反应：在一支试管中加入2～3mL（两滴管）4mol·L-1的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象并用温度计测量温度变化。

2. 生石灰和水反应：取适量的生石灰放入试管中，再加人2～3mL水，用手触摸，观察现象。

3. 氢氧化钠和盐酸反应：在50mL烧杯中加入20mL2mol·L-1的盐酸，测其温度。再用另一支量筒取20mL2mol·L-1的NaOH溶液，测其温度，混合反应物并测量温度变化，并作好记录。

4. 氯化钡和硫酸钠反应：在一支试管中加入2～3mL5%硫酸钠溶液，先测其温度，再取2～3mL5%氯化钡溶液的，测其温度，混合溶液，观察现象并用温度计测量温度变化。

学生：分享实验现象。

教师：前三个实验的溶液温度变化明显，第四个实验温度变化不明显，我们可用更灵敏的温度传感器测定氯化钡和硫酸钠反应溶液温度变化。

板书：1. 化学反应一定伴随能量的变化，以热能为主。

[演示实验]：向30mL的5%硫酸钠中一次性加入等体积5%氯化钡溶液，对照试验图（硫酸钠和氯化钡的水溶液分别加水）。

实验1：向30mL的5%硫酸钠中一次性加入等体积5%氯化钡溶液；实验2：对照试验：向30mL5%硫酸钠溶液中加入30mL水；实验3：对照试验：向30mL5%氯化钡溶液中加入30mL水。

教师：实验1说明硫酸钠和氯化钡反应的确放出热量，实验2和实验3说明物质在稀释过程中的溶液温度下降，排除稀释热的干扰，说明反应放热。

学生：概括所做實验反应类型。

板书：2. 常见放热和吸热反应。

1）放热反应：多数化合反应；中和反应；燃烧；活泼金属和水或酸。

教师：接着我们继续感受吸热反应中的温度变化吧！

[学生实验]：

5. Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应：先用药匙取4勺研细的Ba（OH）2·8H2O晶体，将氢氧化钡放入棒棒冰塑料皮中，再向塑料皮中加入2勺氯化铵，用夹子夹于塑料皮口部，密封。然后捏揉塑料皮使反应物充分混合，观察现象。（友情提示：不要打开夹子）

板演训练：Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应反应方程式书写

教师：取一组实验，取下夹子，让学生“扇闻”，并描述现象。

师生共同：分析方程式，属于非氧化还原反应；属于复分解反应；属于自发进行的吸热反应。

2）吸热反应：Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl C+CO2△2CO C+H2O△CO+H2 H2+CuO△Cu+H2O

[友情提示]：一些物质的溶解或稀释过程也伴随明显热效应，如：浓硫酸的稀释放热；NaOH（s）的溶解放热；NH4NO3（s）KNO3（s）NH4Cl（s）的溶解吸热。

[过渡]：感受了化学反应中的放热和吸热，大家不禁要问为什么化学反应伴随能量的变化？

教师：化学的本质是什么？

学生：作答。

教师：（观看PPT）以H2+Cl22HCl为例分析反应中的断键和成键与能量的关系。

学生：（画图分析），教师给出能量线，让学生分析该图形的热效应和字母所代表的涵义。

[师生讨论]：从化学键变化的角度分析反应热效应变化的原因。

教师：分析加热对于反应的作用。

[想一想]：化学反应放热还是吸热和反应条件有没有必然联系？

[资料]：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态水时所释放出的热量叫做中和热，测定中和热的原理：Q=cmΔt。

[思考与交流]：测定中和热时，在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？

教师和学生交流讨论：分析仪器的组装过程（配图）

[课件展示]：中和热测定装置图和改进的装置图。（层层递进式的问题引导学生回答，并且一步一步展示图片）

[联系实际]：实例分析

自热饭盒原理；“摇摇冰”；暖宝宝

四、 板书设计（略）

五、 教学反思

学生的认知顺序是教师备课时需要考虑的重要因素，先是感知事物的存在，再是理解反应放热或吸热的反应的原因。承接必修二第一章化学键和化学反应，认识化学反应的本质之后，学生在有所知识储备的基础上再去探讨反应热变化的原因，是顺理成章的事情。

参考文献：

[1]林建芬，盛晓婧，钱杨义.化学“四重表征”教学模式的理论构建与实践研究[J].化学教育，2015（7）.

[2]钟永辉.“化学能和热能”教学设计[J].化学教育，2010年增刊.

[3]庞春晖，关宁，刘文.吸热反应的实验创新[J].中学化学教学参考，2017（8）.

作者简介：

尹君，安徽省淮南市，安徽淮南市第一中学。