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化学能与热能教学设计,
结 论
反思与评价
(一)个人反思和总结
1.通过这个实验你学到了哪些化学知识?学会了哪些实验方法?
2.在整个过程中,你最满意的做法是什么?你最不满意的做法是什么?
(二)组内交流和评价
1.在思考、讨论过程中,同组成员给了你哪些启示?你又给了同组成员哪些启示?
2.在实验过程中,同组成员给了你哪些帮助?你又给了同组成员哪些帮助?
(三)组间交流和评价
1.当听完其他小组的汇报后,发现他们的哪些做法比你们小组的好?哪些不如你们的好?
2.当听完其他小组的汇报后,你是否又有了新的想法?
根据你在这次活动中的收获和表现,以10分制计算,你的得分是:。请阐述理由: 。
请将你的报告送交到老师处。谢谢合作!
*实验步骤也可以让学生自己设计和填写。
【实验2-2】
实验要点:这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行,使体系温度快速降低,将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点:(1)将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末,以便与NH4Cl晶体充分接触;(2)由于该反应属于固相反应,一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物,以使它们很快起反应;(3)反应放出有刺激性气味的氨气,会造成学习环境的污染,所以要注意对氨气的吸收。
建议实验探究过程如下:
(一)提出研究的题目
在常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应过程中能量的变化。
(二)收集实验证据
1.阅读教材并根据已有知识设计实验方案和实验步骤如下:
图 2-1 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应
2.根据上述实验方案和步骤讨论实验过程中应注意的问题。
3.分组实验,观察实验现象,收集实验事实。
4.汇报实验现象和结果。
(三)整理并得出结论
1.列表整理实验事实和结论:
实验步骤实验现象得出结论将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物有刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝有NH3气生成用手触摸烧杯下部感觉烧杯变凉反应吸热用手拿起烧杯烧杯下面的带有几滴水的玻璃片(或小木板)粘到了烧杯底部反应吸收热量使体系温度降低,使水结成冰将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化反应完后移走烧杯上的多孔塑料片,观察反应物混合物成糊状有水生成
2.用化学方程式表示上述反应:
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O
(四)反思与评价
1.整个实验中有哪些创新之处?
2.在实验过程中对你最有启迪的是什么?
【实验2-3】建议将教材中的实验改为下列三组对比实验。
实验要点:通过三组强酸和强碱之间的反应对比实验,定性的抽象出“中和热”概念。在实验中要注意:(1)三组实验所处条件要相同,如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同;(2)三组实验酸和碱的用量要相同,以保证生成水的量相同;(3)控制相同的反应时间。
三个学生分成一组进行实验,其中每个学生做一个实验并记录现象和数据,供组内交流、比较使用,然后讨论得出结论。最后向全班汇报,进行组间交流。
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步骤一:三个学生各取一个大小相同的试管,分别做一个实验并记录实验现象和数据。
步骤二:汇总实验现象和数据并列表比较。
反应物
及用量
酸
HNO3 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1mol/L
碱
NaOH 50 mL 1 mol/LNaOH 50 mL 1 mol/LKOH 50 mL 1mol/L
混合前温度
室温
室温
室温
混合后温度
t1
t2
t3
结 论
HNO3与NaOH发生中和反应时放热HCl与NaOH发生中和反应时放热HCl与KOH发生中和反应时放热
对实验进行
归纳和概括
强酸与强碱发生中和反应时放出热量
步骤三:对实验进行原理性抽象──为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量?
本质分析──三个反应的化学方程式和离子方程式分别为:
HNO3+NaOH=NaNO3+H2O,H+ + OH- = H2O
HCl+NaOH=NaCl+H2O,H+ + OH- = H2O
HCl+KOH=KCl+H2O,H+ + OH- = H2O
由此可见,三个反应的化学方程式虽然不同,反应物也不同,但是它们的反应本质相同,都是H+与OH-离子反应生成水的反应,属于中和反应,其离子方程式都是:H+ + OH- = H2O。所以,可提出推测,即中和反应都放热。由于三个反应中H+和OH-离子的量都相等,则生成水的量也相等,故放出的热量也相等(在上述三个实验中,温度上升的幅度接近)。
形成概念──酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。
三、问题交流
【学与问】
这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化:
一方面,用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化,人们利用这些化学反应获取能量;另一方面,用CaCO3经过高温煅烧分解生成CaO来阐述热能对化学反应的支持作用,人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。
总之,通过列举实例和提出问题,引导学生不仅思考化学反应与能量的关系和相互转化问题,还要探讨背后的本质问题。
【思考与交流】
学生通过实验认识和感受中和反应中的热量变化,教材又提出了“如何通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热”的问题,将定性实验探究引向定量实验探究上。这对学生的实验技能要求更高,因为学生在设计定量实验时要考虑的因素更多。在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑,一是注重“量”的问题,如① 反应物的浓度和体积取定值;② 测量反应前后的温度值;③ 做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差,如① 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液;② 量液器最好使用移液管;③ 搅拌使反应充分进行;④ 及时散热,使混合液温度均衡;⑤ 温度计的精确度高,最好使用精度为0.1 ℃或更高的温度计;⑥ 盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小;⑦ 使用绝缘装置,避免热量散发到反应体系之外;⑧ 温度计要读准确。
四、习题参考
1.吸收能量,放出能量,反应物总能量与生成物总能量的相对大小。
2.热量,放出。
3. C、H元素,CO2、H2O。
4. ②③④⑤⑥,①。
5.反应物中化学键断裂需要吸收能量,生成物中化学键形成则要放出能量,当成键放出的能量大于断键吸收的能量时,反应最终放出能量,这部分能量以热的形式放出就是热能。吸热反应所吸收的热量被用于破坏反应物中的化学键。
6.同意乙同学的说法。因为放热反应是成键放出的能量大于断键吸收的能量,但化学反应首先需要能量来断键。
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