第一单元 化学反应的热效应 第3课时（教学设计） 化学苏教版2019选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦“能源的充分利用”，核心知识点包括标准燃烧热、热值的概念及计算，燃料选择与能源利用。通过播放人类能源利用进化史视频导入，衔接前两课时焓变、热化学方程式的理论知识，构建“反应放热计算—能源高效利用”的学习支架。 此资料亮点在于深度融合核心素养，如基于标准燃烧热数据培养证据推理能力，结合“双碳”目标渗透科学态度与社会责任。通过“煤转化水煤气利弊辩论”等探究活动，引导学生多维度分析燃料选择，既提升学生节能意识与探究能力，也为教师提供情境化、可操作的教学方案。

第一专题 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应的热效应 第三课时 能源的充分利用 一、知识目标 1.理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 2.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。 3.了解新能源的种类和特点，知道燃料选择的原则及能源充分利用的途径。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观层面区分化石燃料与新能源的使用差异，识别不同燃料燃烧放热效果的宏观表现。能从微观角度解释燃料燃烧放热的本质 —— 化学键断裂与形成的能量差，理解 “完全燃烧” 的微观要求，建立“宏观放热现象 — 微观能量变化”的关联认知。​ 2.变化观念与平衡思想：认识到能源利用过程中存在“有限资源与无限需求”的矛盾变化，理解化石燃料消耗与能源短缺、环境恶化的动态关联，树立“能源利用需兼顾效率与可持续”的变化意识。结合新能源开发实例，理解能源系统中“能量转化与供需平衡”的重要性，认识到化学技术在调节能源供需平衡中的作用，初步形成能源利用的平衡思维。​ 3.证据推理与模型认知：能基于物质标准燃烧热表格数据作为证据，推理不同燃料的放热能力强弱，判断燃料选择的合理性，形成“数据证据 — 结论推理”的思维模式。构建“能源问题提出 — 理论标准衡量 — 实践方案解决”的认知模型，能运用该模型分析生活中能源利用的实际问题。​ 4.科学探究与创新意识：参与“燃料热值对比”“新能源应用观察”等探究活动，能设计简单实验方案，学会读取、分析实验数据与表格信息，提升探究能力。针对新能源开发的现实困难，能提出初步的改进设想，或设计家庭节能方案，激发创新意识与实践探索欲望。​ 5.科学态度与社会责任：通过了解我国“清洁低碳、安全高效”的能源政策及“双碳”目标，认识化学学科在解决能源危机中的核心价值，树立严谨求实的科学态度与 能源保护的责任意识。能结合所学知识分析生活中的能源利用行为，主动践行节能行动，提出合理的能源利用建议，增强家国情怀与绿色发展理念。 1、 教学重点：理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 二、教学难点：理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 本节教学内容源于苏教版（2019 年版）高中化学选择性必修一专题1《化学反应与能量变化 》第一单元《 化学反应的热效应》第三课时《能源的充分利用 》。从专题整体来看，本课时是 “化学反应与能量变化” 的重要应用延伸：前两课时通过焓变、热化学方程式解决 “反应放热多少” 的计算问题，本课时则解决 “如何利用这些热量更高效、更可持续” 的实际问题，既呼应了专题 “能量变化” 的核心，又衔接了现实中 “能源安全”“绿色发展” 的需求，体现了化学学科 “理论联系实际” 的特点。 学生已学化石燃料、焓变等知识，具备数据读取和单位换算技能，也有能源相关生活经验，对现实能源问题兴趣较高。不过高中生理解抽象概念需具象支撑，易混淆燃烧热与热值，换算时易出错，且对新能源开发困难及能源利用与可持续发展的关联认知不足。教学中可通过对比辨析、分步计算、补充案例和数据可视化来改善这些问题，助力学生掌握知识。 教学环节一 新课导入 【情境导入】播放人类能源利用进化史视频，教师发问：当不可再生的化石燃料遇上持续增长的能源需求，我们该如何衡量不同燃料的利用价值？又该如何破解这一困局实现可持续发展？今天我们就从’能源的充分利用”入手，探寻这些问题的答案。 教学环节二 标准燃烧热和热值 【概念展示】 1.能源是指可以提供能量的自然资源，是国民经济和社会发展的重要物质基础，包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等。 2.能源类型（化石燃料：煤、石油、天然气；可再生能源：太阳能、风能、氢能等）。​ 【提问】我国目前主要用的是哪类能源呢？” 【回答】我国目前使用的主要能源仍然是化石燃料。 【引发思考】化石燃料蕴藏量有限且不可再生，从节约能源的角度考虑，怎样衡量不同物质的燃烧效率呢？​ 【情境提问】冬天用不同燃料取暖，比如烧煤和烧天然气，同样烧 1 公斤，感觉暖和程度不一样，这说明什么？” 【回答】学生自由回答：释放的热量不同。​ 【讲解】质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧后释放的热不相等，我们用标准燃烧热和热值来衡量这种差异。​ 1. 标准燃烧热： (1)定义：在101 kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热。 (2)单位：kJ·mol－1。 (3)意义：如25 ℃、101 kPa时，甲烷的标准燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1的意义是：101 kPa时，1mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。 (4)物质完全燃烧指物质中含有的氮元素→N2(g)、氢元素→H2O(l)、碳元素→CO2(g)、硫元素→SO2(g)。 【观察数据，思考】 1.找出 1 mol H₂(g) 和 1 mol CO (g) 的标准燃烧热，计算两者的差值，说说能得出什么结论？​ 2.对比 CH4(g)、C2H6(g)、C2H2(g) 的标准燃烧热，判断相同物质的量下，哪种气体燃料放热更多？​ 【讨论回答】从数据可知，1 mol H₂和 1 mol CO 放热接近；相同物质的量下C2H6放热最多。 【讲解】 2.热值： (1)定义：在101 kPa，1g物质完全燃烧所放出的热量。 (2)单位：kJ·g－1 (3)热值与标准燃烧热的换算：标准燃烧热=热值×M（摩尔质量） 如甲烷的热值为55.6kJ·g-1， 甲烷的标准燃烧热=55.6kJ·g-1×16g·mol－1＝889.6 kJ·mol－1 则甲烷的标准燃烧热为ΔH＝-889.6 kJ·mol－1 【提问】H2和 CH4，哪种气体热值更大？（H₂摩尔质量 2 g/mol，CH₄摩尔质量 16 g/mol） 【回答】通过计算，热值上 H₂（142.9 kJ/g）远高于 CH4（55.6 kJ/g），这也是氢能被关注的原因之一。 【讲解】标准燃烧热的热化学方程式的书写 由于标准燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，以此来配平热化学方程式，其余物质的化学计量数常出现分数。 表示氢气标准燃烧热的热化学方程式为： H2(g)＋1/2 O2(g)=H2O(l)  ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1 表示乙炔标准燃烧热的热化学方程式为： C2H2(g)＋5/2 O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)　 ΔH＝－1 299.6 kJ·mol－1 【特别提醒】标准燃烧热的热化学方程式正误判断：“一看”可燃物的化学计量数是否为1； “二看”元素完全燃烧生成的物质是否正确；“三看”ΔH的数值和单位是否正确。 教学环节三 燃料的选择和能源的利用 【交流与讨论】将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。 煤转化为水煤气的主要化学反应为：C＋H2O=CO＋H2 ，已知： 甲同学根据1 mol CO(g)和1 mol H2(g) 燃烧放出的热的总和比1 mol C(s) 燃烧放出的热多，认为：“煤炭燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃烧放出更多的热。” 乙同学根据盖斯定律作出了上述循环图：乙同学认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热与直接燃烧煤放出的热一样多，而将煤转化为水煤气会增加消耗，因此，将煤转化为水煤气得不偿失。” 你认同他们的观点吗？为什么？ 【分析】由盖斯定律可知，ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4 ，即1mol煤炭无论是直接燃烧，还是先转化为水煤气之后再燃烧，两种途径放出的热量是一样的，所以两位同学的观点都是不正确的。 整体来讲，将煤转化为水煤气优势较多： 一、环保优势：水煤气燃烧可减少固体颗粒物的排放，避免了煤渣和粉尘污染‌，降低有毒气体生成CO和SO2等的排放‌，煤气化过程中可同步去除硫、氮化合物，减轻酸雨污染‌； 二、燃烧效率提升：水煤气作为气态燃料，与空气接触更充分，燃烧效率可达55-60%，远高于直接燃煤的15-18%，减少能源浪费‌； 三、‌资源化利用‌：水煤气可作为化工原料（如合成甲醇、烯烃），推动煤炭从燃料向原料转型，减少直接燃烧的碳排放‌。 【知识拓展】 1. 燃料的选择 (1)人类使用燃料的历史 ①19世纪前50年，多采用木材作为燃料； ②19世纪中期开始，煤的使用量逐渐上升； ③20世纪中期，石油、天然气的使用量占绝对优势。 (2)燃料的选择 ①不仅取决于其热值大小，还与燃料的稳定性、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等多方面因素有关，应加以综合考虑。 ②在这些因素中，保护环境必须放在首位。 2. 能源的利用 （1）概念：能源是指能提供能量的自然资源。 （2）分类： （3）能源的充分利用： ①构建清洁低碳、安全高效的能源体系。 ②降低能耗 ③新能源的开发 太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能是最有希望的新能源。 第三课时 能源的充分利用 一、标准燃烧热和热值 1.标准燃烧热： (1)定义：在101 kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热。 (2)单位：kJ·mol－1。 2.热值： (1)定义：在101 kPa，1g物质完全燃烧所放出的热量。 (2)单位：kJ·g－1 (3)热值与标准燃烧热的换算：标准燃烧热=热值×M（摩尔质量） 3.标准燃烧热的热化学方程式的书写 二、燃料的选择和能源的利用 1.使用燃料的历史 2.燃料的选择标准 3.能源的分类和利用 1.已知在25 ℃和101 kPa时，1 g C8H18(辛烷)完全燃烧生成稳定产物时放出48.40 kJ热量。表示上述反应标准燃烧热的热化学方程式正确的是(　　) A．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　 ΔH＝－48.40 kJ·mol－1 B．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)  ΔH＝－5 517.60 kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)  ΔH＝5 517.60 kJ·mol－1 D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 035.2 kJ·mol－1 2.你认为下列行为有悖于“节能减排，和谐发展”这一主题的是(　　) A．将煤进行气化处理，提高煤的综合利用率 B．研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展 C．开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料 D．实现资源的“3R”利用观，即减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生 3.“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是(　　) A．煤炭、汽油、潮汐能 B．水能、生物质能、天然气 C．太阳能、风能、沼气 D．地热能、海洋能、核能 4.我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施能促进碳中和最直接有效的是(　　) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将CO2还原为甲醇 5.依据如图判断，下列说法正确的是( ) A．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8kJ·mol－1 B．2 mol H2(g)与1 molO2 (g)所具有的总能量比2 mol H2O (g) 所具有的总能量低 C．液态水分解的热化学方程式为：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1 D．H2O(g)生成H2O(l)时，断键吸收的能量小于成键放出的能量 6．已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220 kJ·mol－1 请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题： (1)H2的标准燃烧热为____________________，C3H8的标准燃烧热为 ____________________ 。 (2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热为____________________。 (3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 846.75 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是____________________ 。 7.已知一些烷烃的标准燃烧热如表： 化合物 标准燃烧热/kJ·mol-1 化合物 标准燃烧热/kJ·mol-1 甲烷 891.0 正丁烷 2 878.0 乙烷 1 560.8 异丁烷 2 869.6 丙烷 2 221.5 异戊烷 3 531.3 (1)热稳定性：正丁烷________(填“＞”或“＜”)异丁烷。 (2)写出表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式_________________________________。 (3)相同物质的量的烷烃，碳原子数越多，燃烧放出的热量越________(填“多”或“少”)。 (4)有同学估计“正戊烷的标准燃烧热大约在3 540 kJ·mol－1左右”，你认为正确吗？________。理由是__________________________________________________。 本节课通过"概念建构-实践应用-社会拓展"的教学主线，较好地完成了教学目标。在标准燃烧热和热值的概念教学中，通过对比分析和实例计算，学生能够准确理解两者的区别与联系，但在概念辨析环节发现部分学生对"完全燃烧"和"稳定化合物"的理解仍需加强，后续可通过更多生活实例进行强化。 在燃料选择的探究环节，学生积极参与煤转化水煤气的辩论，展现了良好的批判性思维，但在多维度分析燃料选择时，部分小组对经济性与环境影响的权衡把握不够准确，需要在后续课程中加强这方面的引导。能源分类与利用策略的讨论激发了学生的创新思维，但在提出具体实施方案时，学生的可行性分析能力有待提高。 总体而言，本节课较好地实现了知识传授与价值引领的结合，但在课堂时间的分配上可以进一步优化，适当减少教师讲解时间，增加学生自主探究和展示的机会，以更好地培养学生的核心素养。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $