第一节 化学变化中的能量变化（教学设计） 化学北京版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦“化学变化中的能量变化”，通过生活实例（天然气燃烧、暖气取暖）导入，衔接前期化学变化认知，构建“燃料认知-能量转化”知识体系，涵盖化石燃料、燃料燃烧及吸放热反应。 特色在于实验探究（镁条与稀硫酸放热演示、甲烷燃烧视频观察）与生活联系（自热火锅、氢能应用），落实科学探究与实践、化学观念、科学态度与责任，助学生理解能量变化本质，培养环保意识，教师使用可高效突破重难点。

第一节 化学变化中的能量变化 一、知识目标 1. 了解三大化石燃料的形成、使用以及对环境的影响； 2. 掌握甲烷、乙醇、氢气燃烧的现象与分析； 3. 了解化学反应过程中涉及到的能量变化。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：学生能从宏观层面精准识别化学变化中的能量释放或吸收现象，又能从微观粒子视角阐释能量变化的本质，构建宏微结合观念。 2.科学探究与创新意识：通过设计并实施探究化学变化能量变化的实验，完整历经科学探究流程，强化提出问题、设计方案与动手实操能力。 3.科学态度与社会责任：秉持严谨、实事求是的科学态度开展能量实验，如实记录现象与数据，正视实验误差。 4.变化观念与平衡思想：认识化学变化中能量变化与物质转化相伴相生，理解反应条件对能量转换方向与速率的关键影响，形成动态变化认知。 一、教学重点 1. 甲烷和乙醇的燃烧； 2. 吸热反应和放热反应。 二、教学难点 甲烷燃烧的化学方程式。 本节教学内容源于新课标北京版（2024年版）初中化学九年级上册第五章《再识化学变化》第一节《化学变化中的能量变化》。本部分内容衔接前期化学变化认知，聚焦“能量变化”核心，构建“燃料认知-能量转化”知识体系。从内容架构看，先介绍化石燃料，涵盖煤、石油、天然气的形成、成分及环境影响，再拓展甲烷、乙醇、氢气等燃料的燃烧特性与应用，同时通过实验探究化学反应中的吸热、放热现象，结合自热米饭、电池等实例，体现化学与生活、科技的联系。教学目标明确，知识上要求掌握特定燃料燃烧现象与表达式，了解能量变化及化石燃料影响；能力上通过实验培养操作与分析能力；情感上渗透环保与能源危机意识。重难点突出，重点为甲烷、乙醇燃烧及吸放热反应，难点是燃烧文字表达式书写。整体设计符合九年级学生认知，从宏观现象到微观本质，从理论到实践，助力学生形成系统化学观念，为后续学习奠定基础。 本节课的教学对象为九年级学生，已具备基础化学认知，此前学过化学变化的本质特征，对燃烧现象有生活经验与初步知识储备，如知道木材、煤气燃烧放热，这为学习燃料燃烧及能量变化奠定基础。但学生对燃料分类（如化石燃料与新型燃料）、不同燃料燃烧的具体差异（如甲烷与乙醇燃烧产物细节）认知模糊，对“化学反应中能量变化的本质是反应物与生成物总能量差异”的微观理解存在难度。实验操作方面，学生能完成简单实验操作，但设计实验验证物质元素组成（如酒精的C、H、O元素验证）、分析实验现象与结论的逻辑关联能力较弱。此外，学生虽有环保意识，但对化石燃料污染的具体成因（如SO2、NO2形成酸雨）及新能源开发的必要性缺乏深度认识，需通过教学强化知识关联与实践应用能力。 教学环节一 新课导入 【导入】同学们，冬天大家会用暖气取暖，做饭时会用到天然气，这些生活场景里都藏着化学知识哦！谁能说说，天然气燃烧时会有什么现象？又会产生什么能量变化呀？ 【学生回答】天然气燃烧会有蓝色火焰，还会发热，应该是放出热量。 【讲解】回答得特别准确！其实化学反应过程中往往伴随着能量变化，最常见的就是热量变化。今天咱们就一起走进“化学变化中的能量变化”，先从生活中最常用的燃料开始探索。 设计意图 结合生活实例提问，激活学生已有经验，自然引出课题，激发学习兴趣。 教学环节二 常见的燃料 【讲解】当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的，最常见的是生活燃料的使用。同学们在生活中见到过哪些燃料燃烧的例子？ 【学生回答】烧火做饭、火箭发射、火力发电、炼钢炼铁、爆炸等。 【讲解】回答的很棒！燃料是指燃烧时能产生热能或动力和光能的可燃物。燃料广泛应用于工农业生产和人民生活。在人们的日常生活和生产中，以天然气、石油和煤为代表的化石燃料是“主角”。化石燃料由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，那化石燃料属于可再生能源还是不可再生能源呢？ 【学生回答】不可再生能源。 【讲解】是的！那么接下来咱们来认识“化石燃料三巨头”——煤、石油、天然气。大家看PPT上2021年中国能源消费结构图，煤占比56%，被称为“工业的粮食”。谁能根据预习，说说煤是怎么形成的？ 【学生回答】煤是古代植物在地下经过漫长又复杂的变化形成的，是混合物，主要成分是碳。 【讲解】没错！石油被称为“工业的血液”，天然气主要成分是甲烷。不过化石燃料燃烧会污染空气，大家想想，煤燃烧时会产生哪些污染物？怎么减少污染呢？ 【学生回答】会产生CO、SO2、NO₂和颗粒物，SO2和NO2还会形成酸雨。减少污染可以用脱硫煤，或者用清洁能源。 【提问】思路特别清晰！接下来咱们重点研究甲烷。大家观察一下，甲烷的物理性质有哪些？ 【学生回答】甲烷是无色、无气味的气体，极难溶于水，密度比空气小。 【追问】根据性质，实验室可以用怎样的方法收集甲烷？ 【学生回答】可用向下排空气法或排水法收集。 【讲解】那甲烷燃烧有什么现象呢？请大家看实验视频，注意观察火焰颜色、烧杯内壁变化和澄清石灰水的现象。（播放实验视频）视频看完了，谁能总结实验现象？ 【学生回答】甲烷燃烧火焰是淡蓝色，燃烧放出热量，烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊。 【讲解】很好！这说明甲烷燃烧生成了水和二氧化碳，化学方程式是。 【讲解】其实除了天然气中含有丰富的甲烷，可燃冰中也含有大量的甲烷，可燃冰是甲烷的水合物，但是至今为止，可燃冰的开采仍然非常困难。 【讲解】除了甲烷，还有一种新型燃料——乙醇，酒精是乙醇（C2H5OH）的俗称，乙醇在空气中燃烧，发生化学反应时放出大量的热量。化学方程式为 【讲解】但是不管是甲烷还是乙醇，因为含有碳元素，所以燃烧时都含有二氧化碳生成，污染环境。那么有么有一种理想的燃料，不会造成环境污染？ 【学生回答】氢气！因为氢气的燃烧产物是水。 【讲解】同学们回答的真棒！没错，就是氢气，氢气的化学是为H2，氢气在空气中燃烧产生蓝色火焰，放出热量生成水,化学方程式为，氢气本身无毒，完全燃烧放出的热量比同质量的甲烷燃烧放出的热量多，且燃烧后的产物是水，不污染空气，因此被认为是最理想的清洁能源。氢气被广泛用于运载火箭发射和汽车燃料等领域。 【提问】实验室常用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，因此，我们可以选用怎样的装置制取氢气？ 【学生回答】固液常温型发生装置。 【追问】氢气密度比空气小，难溶于水且不与水发生反应，实验室可以用怎样的装置收集氢气？ 【学生回答】排水法或向上排空气法。地热能、潮汐能、风能、核能、水能、太阳能也是常见的新能源。 设计意图 通过图表、讨论、实验视频，层层递进讲解化石燃料，培养学生观察、分析和合作能力，落实教学重点。 教学环节三 化学反应中的能量变化 【讲解】了解完燃料，咱们来探究化学反应中的能量变化。化学反应伴随着能量的变化，通常表现为热量的释放或吸收。大家看讲台，我这里有镁条和稀硫酸，现在把镁条放入稀硫酸中，大家注意观察试管外壁温度变化。（演示实验）谁来摸一摸试管外壁，说说感受？ 【学生回答】试管外壁发烫，说明反应放热了！ 【讲解】没错，这是放热反应。那有没有吸热反应呢？大家看PPT上氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的实验，反应后小木片上的水结冰，说明反应需要吸收热量。其实化学反应中能量变化的本质，是反应物和生成物总能量不同，就像PPT里的示意图，反应物总能量高就放热，反之则吸热。 【讲解】生活中我们都见过自热火锅，那自热火锅的发热原理是什么呢？ 【学生回答】发热包中的白色粉末含有氧化钙，它能与水发生化合反应生成氢氧化钙，并产生大量的热。 【讲解】氧化钙在生活中有多种用途，它能与水反应放出热量，同时还能吸收水分，做干燥剂。 【讲解】化学反应中释放的热量不仅可以为寒冷的冬天带来温暖，还可以转化成机械能，如发动机通过燃烧汽油使汽车获得行驶的动力；机械能还可以进一步转化成电能。一些化学反应产生的能量还可以电能的形式呈现。化学电池就是将化学反应的能量转化为电能的装置。 设计意图 通过演示实验让学生直观感受吸放热反应，结合示意图突破微观本质理解难点，提升学生抽象思维能力。 第一节 化学变化中的能量变化 一、常见的燃料 1、化石燃料：煤、石油、天然气 2、甲烷 物理性质：无色无味气体、密度比空气小、难溶于水 化学性质：可燃性 燃烧时现象：燃烧时火焰呈淡蓝色，烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊。 2、其他新能源：乙醇、氢气 二、化学反应中的能量变化 1、放热反应 2、吸热反应 1．锂电池是新型的高能电池，其质量轻、电容量大，颇受手机、手提电脑等制造商的青睐。某种锂电池的总反应可表示为Li+MnO2→LiMnO2。以下说法错误的是（　　） A．该反应中Li的化合价发生了改变 B．LiMnO2属于氧化物 C．使用手机时锂电池将化学能转化为电能 D．该反应属于化合反应 2．《酉阳杂俎》中有对某化石燃料的记载：“高奴县石脂水，水腻，浮水上如漆，采以膏车及燃灯，极明”，文中“石脂水”指的是（　　） A．煤 B．石油 C．乙醇 D．天然气 3．开发利用新能源具有重要意义，下列属于新能源的是（　　） A．天然气 B．石油 C．太阳能 D．煤 4．化石燃料的运用使工业大规模发展。下列能源属于化石燃料的是（　　） A．煤 B．风能 C．地热能 D．潮汐能 5．生活中燃料的变迁经历了“木柴→煤炭→煤气→天然气”等过程。下列说法正确的是（　　） A．能量转化：燃料燃烧时将化学能转化为内能 B．科学态度：上述燃料均属于可再生能源，可以任意使用 C．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳 D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所以有发光、放热现象一定是燃烧 6．氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有（　　） ①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论 ②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟 ③氢气储存、运输等安全问题尚未解决 ④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 7．下列叙述正确的是（　　） A．化学反应中都会放热 B．化学反应伴随着能量变化 C．在化学反应中只有燃烧放热 D．人类利用的热量都是通过化学反应获得的 本次教学围绕燃料与化学反应能量变化展开，优势在于结合生活实例（如自热米饭、冬奥氢能应用）和实验探究（甲烷燃烧、镁条与稀硫酸反应），激发学生兴趣，帮助理解抽象的能量变化概念，同时融入环保与能源意识，实现知识与价值观双重传递。但存在不足：一是对“化学反应中能量变化微观本质”的讲解较浅，仅通过示意图呈现，部分学生仍未理解反应物与生成物总能量差异的核心逻辑；二是实验环节时间把控欠佳，甲烷燃烧实验的细节观察与分析不够充分，学生自主设计验证酒精元素组成实验的参与度不足；三是对学生知识盲区（如化石燃料污染成因与新能源优势的关联）的衔接不够紧密，导致部分学生对能源问题的认知停留在表面。后续需优化微观概念讲解方式，增加小组合作设计实验的时间，强化知识间的逻辑串联，提升教学效果。 / 学科网（北京）股份有限公司 $