盖斯定律的教学设计.docx
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盖斯定律的教学设计.docx
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盖斯定律的教学设计
“盖斯定律”的教学设计
1、3
【化学反应热的计算盖斯定律】
教学设计---人教版选修4化学反应原理
【教材分析】
1、《课程标准》分析内容标准:
能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算
2、内容分析本节课是人教版高中化学选修4第一章《化学反应与能量》第三节“化学反应热的计算”第一课时的内容,是中学化学基本理论的重要组成部分,是热化学理论性概念。
本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学生认识热化学原理在生产、生活和科学研究中的应用。
本节旨在让学生了解盖斯定律,并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。
本节内容分为两部分:
第一部分,介绍了盖斯定律。
第二部分,利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算。
本节内容是第一章的重点,因为热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的计算。
反应热的计算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和化工设备的设计都具有重要意义。
已有基础能力发展形成素养
【学生分析】
构建学生的科学本质观,逐步形成科学素养;渗透STEM理念;完善“能量守恒观”、“化学价值观”,主要形成“证据推理与模型认知”的核心素养,同时渗透科学探究意识、科学精神与社会责任的核心素养。
通过化学史,初步学会科学家研究反应热的思维方法和研究方法;学会从定性感受到定量研究的方法;在STEM理念下,培养理论联系生活、生产的能力。
已有能量和能量转化的感性经验,通过实验感受了反应热;了解了物质发生反应产生能量变化与物质质量的关系;燃烧热的概念。
【教学目标】
1、知识与技能●理解盖斯定律的内涵●能运用盖斯定律进行简单的反应热的计算
2、过程与方法●通过化学史情境,初步学会科学家研究问题的思维和方法●从途径角度、能量守恒角度分析论证盖斯定律,培养证据推理和模型认知的核心素养●通过盖斯定律在实际化工生产中的应用,学会主动应用盖斯定律解决实际问题的技巧
3、情感态度与价值观●体验科学家发现科学知识的一般过程,完善“能量守恒观”,逐步构建“科学本质观”●学习科学家敢于质疑,不轻易放弃,勇于创新和探索的科学精神●通过盖斯定律的应用,逐步构建“化学价值观”
【教学重难点】
教学重点:
盖斯定律的内涵教学难点:
盖斯定律的应用
【教学策略】
基于科学本质观的化学科学教学策略:
发现问题基于化学史学习科学观点与证实应用回顾与评价;类比法类比生活中实例理解盖斯定律;推理法从能量守恒角度论证盖斯定律;模型认知策略。
【设计思想】
构建科学本质观,渗透STEM(科学技术工程数学)理念的教学设计思想总结科学概念,初识科学本质情境线思维导图回顾反思走进生活化工生产,设计计算反应热活动元三:
生活生产定律应用生活实例与模型假设相结合论证定律活动元二:
模型假设论证定律与科学家对话,了解盖斯定律发现史活动元一:
古今对话发现定律情境导入提出问题了解超级能源与家用燃气,提出如何测定天然气不完全燃烧的反应热形成概念感知价值总结外显科学本质寻找史实分析问题基于实证解决问题观察比较提出问题科学本质线
【教学流程图】
情境导入提出问题任务1:
了解超级能源与家用燃气,从节约能源角度思考如何测量反应热活动
1、1、:
观看视频,了解国家超级能源工程“可燃冰”试开采成功活动
1、2、从家用天然气完全燃烧与不完全燃烧的生活实例,提出如何测量不完全燃烧的反应热思维导图回顾反思任务7:
形成概念,初识科学本质,感受STEM理念活动7:
通过思维导图总结本节课,反思提升活动元三:
生活生产定律应用任务6:
运用盖斯定律,解决生活、化工生产中实际问题活动
6、1:
小组讨论根据盖斯定律,设计合理的“路径”,计算甲烷不完全燃烧反应热活动
6、2:
学生思考如何节约能源,观看视频了解如何调节燃气灶活动
6、3:
根据盖斯定律计算硫酸工业产生的反应热,解决“废热”利用问题活动元二:
模型假设论证定律任务3:
从生活角度类比论证盖斯定律(生活模型)任务4:
从能量守恒角度论证盖斯定律(能量模型)任务5:
从化学问题角度论证盖斯定律(化学模型)活动3:
学生小组合作讨论山的高度与登山的途径,构建生活模型活动4:
学生小组合作讨论利用能量守恒定律建立模型,论证盖斯定律活动
5、2:
小组合作观察具体的热化学方程式,利用卡片建立化学模型活动
5、1:
观看微课,与科学家贝特洛对话活动元一:
古今对话发现定律任务2:
通过微课了解科学家测量反应热的一般过程,引发思考论证盖斯的实验研究结果。
活动2:
观看微课与科学家拉瓦锡、拉普拉斯、盖斯对话情景导入提出问题学习任务教师活动学生活动设计意图任务1:
了解超级能源与家用燃气,从节约能源角度思考如何测量反应热活动
1、1:
观看视频,了解国家超级能源工程“可燃冰”试开采成功。
活动
1、2:
从家用天然气完全燃烧和不完全燃烧的生活实例,提出如何测量不完全燃烧的反应热。
【创设情景】
【教师】
上课!
同学们好,请坐。
在上课之前,请同学们了解一件今年我国发生的大事。
【播放视频】
国家超级能源工程可燃冰试开采圆满成功
【教师】
同学们,厉害了,我的国!
为超级能源工程点赞!
但是化石能源不可再生,既要开源,也要节流。
比如我们每天都使用的天然气。
【播放视频】
家用天然气完全燃烧时,节约燃气,放热较多;而不完全燃烧时,则浪费燃气,放热较少。
【提出问题】
天然气与可燃冰的主要成分都是什么?
(甲烷)天然气完全燃烧与不完全燃烧有什么区别?
【教师】
天然气完全燃烧火焰呈淡蓝色,不完全燃烧则呈黄色(或红色);产物:
完全燃烧生成CO2和H2O,不完全燃烧则生成CO、CO2和H2O;能量变化呢?
完全燃烧放热较多,不完全燃烧放热较少。
【教师】
到底他们的能量差别有多大呢?
能否定量测定呢?
1mol甲烷完全燃烧生成稳定的CO2和H2O时,我们称之为甲烷的(燃烧热),如何获得数据呢?
(实验)我们可以通过实验测出甲烷的燃烧热为890kJ/mol;当甲烷不完全燃烧时,能否通过实验测出呢?
我们难以控制反应只生成CO而不继续生成CO2,很难直接通过实验测定该反应的反应热。
32
【提出问题】
有没有其他方法不需通过实验测定而直接得到CH4(g)+O2(g)终态为:
H2O(l),无论是一步完成或是先生成1mol气态水,再生成1mol液态水,其反应热是相同的,都是-2
85、8kJ/mol。
原来这就是盖斯定律在化学过程中的体现。
思考,联系生活
【回答】
可以盘山而行,可以乘坐缆车,可以攀岩而上。
【回答】
相等
【学生讨论】
学生1:
山的高度与登山的途径无关;途径不同,但是海拔高度相同。
学生2:
类比盖斯的实验,反应热只与始态和终态有关,与反应途径无关。
【回答】
ΔH1+ΔH2=0
【回答】
学生1:
经过一个循环物质并没有发生变化,所以能量不变。
(追问:
物质不变,能量就不变吗?
)学生2:
物质不变,物质所处的状态不变,能量就应该不变。
所以经过一个循环后,体系仍然处于S态,所以能量变化为0。
【回答】
反应热相同
【回答】
反应热仍然相同认真聆听,思考感悟
【讨论回答】
一组:
同一个反应,产物状态不同,ΔH不同;二组点评:
ΔH1+ΔH3=ΔH2用贴近学生生活的实例将盖斯定律直观化,让学生建立生活模型理解盖斯定律的科学概念。
从生活模型到能量守恒定律角度建立模型,从感性到理性,从理论角度论证了盖斯定律,帮助学生形成能量守恒观,逐步构建证据推理与模型认知的核心素养。
通过与科学家汤姆生对话,让学生感悟盖斯定律对热化学计算做出的重大贡献,感悟科学精神。
通过具体的热化学方程式,从生活到能量守恒再到化学反应,学生很容易就能分析、理解各反应之间的关系。
最终通过卡片进行表征,建立化学模型,从定性到定量,应用盖斯定律计算出反应热,逐步体现了反应热的数学关系。
活动元三:
生活生产定律应用学习任务教师活动学生活动设计意图任务6:
运用盖斯定律,解决生活、化工生产中实际问题活动
6、1:
小组讨论,根据盖斯定律,设计合理的“路径”,计算甲烷不完全燃烧的反应热。
活动
6、2:
学生思考如何节约能源,观看视频了解如何调节燃气灶。
活动
6、3:
根据盖斯定律计算硫酸工业产生的反应热,解决“废热”利用问题。
【过渡】
以上我们从三个角度构建模型,论证了盖斯定律。
【合作探究四】
现在我们能否尝试利用盖斯定律解决32
【问题1】
甲烷不完全燃烧生成CO的反应热问题呢?
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)
ΔH2=-283kJ/mol12请尝试利用盖斯定律设计合理的“路径”图表征反应热之间的关系?
通过你所设计的“路径”图能否得到ΔH3是多少?
【板书】
3、应用
【展示】
【教师】
这样我们就将难以通过实验测定的甲烷不完全燃烧的反应热,利用盖斯定律直接计算出来了。
大大方便了我们对反应热的深入研究。
【问题2】
那么,观察反应热数据,从节约能源的角度看,对我们有什么启示呢?
【问题3】
当家用燃气灶出现黄色火焰时,我们该怎么办呢?
我们来看看工人师傅是如何做的。
【视频】
调节天然气风门
【教师】
以后,我们就可以自己动手解决家庭小问题啦,真正做到节约能源从身边做起,当然我们在调节风门时需要注意安全。
【过渡】
盖斯定律不仅在日常生活中有广泛应用,在工业生产中也占有举足轻重的地位。
【合作探究五】
在硫酸工业生产中,运用盖斯定律还能发现一个重大秘密。
是什么呢?
一般生产1t硫酸大约需要消耗100kWh的电能,硫酸工业中三个化学反应如下:
Ⅰ、S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=98kJ/molⅢ、SO3(g)+H2O
(1)=H2SO4
(1)ΔH=607kJ/mol
【学生】
用燃气要适当增大空气进入量,适当减小天然气输出量,从而使天然气充分燃烧,不造成能源浪费。
真正做到节约能源从身边做起。
讨论,回答:
1mol硫酸Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ:
(-298kJ/mol)+(-98kJ/mol)+(-130kJ/mol)=-526kJ/mol则1吨放出的能量非常大,我们可以利用这些能量。
思考,情感升华学生在构建模型理解盖斯定律基础上,建立了科学概念盖斯定律,然后将科学概念迁移并通过数学计算来解决生活、化工生产中的问题,将科学、技术、数学充分运用于工程生产中,提升学生的科学素养,构建“化学价值观”。
在燃料的燃烧、工厂废热充分利用方面,应用盖斯定律,体现STEM理念。
思维导图回顾反思学习任务教师活动学生活动设计意图任务7:
形成概念,初识科学本质,感受STEM理念活动7:
通过思维导图总结本节课,反思提升
【总结】
本节课,我们从家用天然气不完全燃烧问题走进科学家实验室发现盖斯定律(不管一个化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的)进而构建生活模型、能量模型、化学模型论证了盖斯定律最后运用盖斯定律走向生活生产设计计算反应热。
真正实现了运用化学科学概念,从实验室走向生活、走向化工生产。
本节课的内容就到这里,下面我们一起学以致用。
反思,回顾本节课的内容总结,升华,让形成科学本质的过程外显出来,让STEM理念内隐于其中,提升学生的科学素养,提高科学品质。
课堂反馈拓展视野
1、课堂练习,学以致用。
2、查阅资料,了解反应热与化工生产的关系,了解热能的综合利用。
通过课堂练习与课后查阅资料,让学生更加深刻的理解盖斯定律在科学研究和工业生产中的应用。
板书设计第3节化学反应热的计算
1、盖斯定律
1、内容:
2、论证:
应用:
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- 定律 教学 设计
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