5.1化学变化中的能量变化 教学设计--2026-2027学年九年级化学北京版上册

化学变化中的能量变化 教案 一、基本信息 学科：化学 年级：九年级 课时：1 课时 课标依据（2022 版义务教育化学课程标准）： 知道物质发生化学变化时伴随有能量变化，认识通过化学反应实现能量转化的重要性。 知道化石燃料（煤、石油、天然气）是人类社会重要的自然资源，了解使用氢气、乙醇等燃料对环境的影响。 能基于实验事实，分析、解释简单的化学现象，初步形成物质变化伴随能量变化的认识。 树立合理利用资源、绿色低碳的可持续发展观念。 二、教学目标 化学观念 ① 认识煤、石油、天然气等化石燃料，知道化石燃料属于不可再生能源；认识甲烷、乙醇、氢气等燃料，能书写甲烷、乙醇燃烧的文字表达式。 ② 认识化学反应伴随能量变化，分为放热反应和吸热反应；知道化学能可以转化为热能、电能、机械能等。 科学思维 通过甲烷燃烧实验、镁与稀硫酸、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的探究实验，基于实验现象推理物质组成、判断反应吸放热，建立 “化学变化伴随能量变化” 的认知模型。 科学探究与实践 能完成甲烷性质探究、化学反应热现象两个探究实践活动，规范记录实验现象、分析实验证据，得出实验结论；能小组合作完成交流分享任务。 科学态度与责任 了解化石燃料燃烧带来的环境问题，认识开发氢能等新型清洁燃料的意义，树立节约能源、保护环境的意识。 三、教学重难点 重点：化石燃料；甲烷燃烧实验与产物检验；化学反应伴随吸热、放热现象；化学能的转化。 难点：根据实验现象推断甲烷的元素组成；理解化学反应吸放热的本质（反应物、生成物储存能量不同）。 四、教学准备 多媒体课件、实验器材：甲烷、干冷烧杯、澄清石灰水、镁条、稀硫酸、温度计、氢氧化钡晶体、氯化铵晶体、玻璃片、玻璃棒。 五、教学过程 （一）导入新课（交流・分享，5min） 教师引导：前面学习知道物质变化伴随能量转化，燃烧是典型的化学变化，可以获取热能。 组织学生小组讨论教材【交流・分享】3 个问题： 什么是能量？能量是如何转化的？主要有哪些能量转化形式？（可举例说明） 什么是能量守恒定律？（举例解释） 物质发生化学变化时是否伴随能量变化？ 学生交流后教师小结：能量不会凭空产生或者消失，只会相互转化；化学变化中常常伴随能量的改变，本节课学习化学变化中的能量变化与燃料。 （二）新知一：常见的燃料（20min） 1. 化石燃料 燃料定义：燃料是指燃烧时能产生热能或动力和光能的可燃物，广泛应用于工农业生产和人民生活。 化石燃料包含煤、石油、天然气，由古代生物遗骸经过复杂变化形成，属于不可再生能源。 煤：古代植物地下长期变化形成的固体混合物；主要含 C，少量 H、N、S、O、Si、Al、Ca、Fe 等元素。 石油：远古动植物遗体形成的液态复杂混合物；主要含 C、H，少量 O、N、S 等元素。 天然气：地下深处可燃性气体，主要成分为甲烷，甲烷体积分数约 80%~97%。 展示 2021 年中国能源消费结构图，介绍我国能源结构与清洁能源发展成果。 【探究・实践：探究甲烷的性质与组成】 操作步骤 实验现象 分析与解释 1. 观察甲烷的颜色和状态 无色、无气味的气体 甲烷常温下为无色无味气体，极难溶于水，密度比空气小 2. 验纯后，点燃甲烷，观察火焰颜色 产生淡蓝色火焰 甲烷具有可燃性，点燃前必须验纯，防止爆炸 3. 在火焰上方罩一只干冷的烧杯 烧杯内壁出现水雾 生成水，证明甲烷含有氢元素 4. 用玻璃片盖住烧杯正放在实验台上，向其中倒入澄清石灰水，振荡 澄清石灰水变浑浊 生成二氧化碳，证明甲烷含有碳元素 得出结论： 甲烷的化学性质：具有可燃性，在足量空气中点燃，生成二氧化碳和水，放出大量热。 甲烷的组成元素有：碳元素、氢元素。 甲烷燃烧文字表达式： 补充：化石燃料燃烧会排放二氧化硫、氮氧化物（形成酸雨）、二氧化碳（加剧气候危机），带来空气污染，因此需要开发可再生清洁燃料。 2. 新型燃料 （1）乙醇（酒精，化学式），有机物，可再生能源，可由糖类发酵制得，是化石燃料替代品。 乙醇燃烧文字表达式： （2）氢气：无毒，同等质量下燃烧放热多于甲烷，燃烧产物只有水，最理想清洁能源；属于二次能源，需要依靠一次能源制取；应用于火箭、氢燃料汽车（北京冬奥会火炬使用氢燃料）。 【交流分享】氢能发展表格（学生分组填写） 氢气的制取 氢气的储存和运输 氢气的应用 当前方法或技术 电解水制氢；化石燃料制氢 高压气态储氢、液态储氢 氢燃料电池汽车、火箭燃料、冬奥会火炬燃料 存在的问题 电解水耗能高；化石制氢仍排放二氧化碳 储存难度大，氢气易泄漏，储运成本高 制取成本高，配套设施不足 发展方向 开发低成本、绿色制氢（可再生能源发电电解水） 新型储氢材料，降低储运成本 推广氢燃料电池，完善基础设施 【课外实践布置】 查阅资料，整理人类使用燃料的发展历史，谈谈燃料对人类发展的意义和价值。 了解燃料的分类，书写木炭、红磷燃烧的文字或符号表达式。 走访社区，了解本地区家庭做饭燃料或汽车燃料使用情况。 绘制手抄报 “酒精小百科”；设计实验验证酒精由 C、H、O 元素组成；教师指导下自制固体酒精。 （三）新知二：化学反应中的能量变化（15min） 提出问题：燃料燃烧放热，其他化学反应是否也存在能量变化？ 探究・实践：观察化学变化中的热现象 实验 1：镁条与稀硫酸反应 放入镁条前 放入镁条后 测量的温度 /℃ 室温（约 20℃） 温度明显升高 实验现象 无明显现象 镁条快速溶解，产生大量气泡，试管外壁发烫 实验 2：氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 实验现象：混合物变成糊状，温度明显下降，玻璃片上的水结冰，烧杯和玻璃片粘在一起，提起烧杯玻璃片不会掉落。 探究结论：化学反应伴随能量变化，有的反应放热，有的反应吸热。 讲解：化学反应伴随能量变化，常表现为热量吸收或者放出。 微观本质：物质内储存化学能；当生成物总能量低于反应物总能量，反应放热；生成物总能量高于反应物总能量，反应吸热。结合能量示意图讲解。 举例： 放热反应：镁与稀硫酸反应、氧化钙与水反应。 吸热反应：氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应。 【观察・思考】自热米饭发热包：氧化钙（生石灰）和水反应生成氢氧化钙，放出大量热。 文字表达式： 化学能的多种转化形式 化学能热能机械能电能：热力发电厂，燃料燃烧放热加热水产生蒸汽，推动涡轮机带动发电机发电。 化学电池：化学能直接转化为电能。举例：铜锌原电池、铅酸蓄电池、酸性锌锰干电池、锂电池。 （四）课堂交流总结（3min） 【交流・分享】组织学生讨论：学习本节后，你对化学变化有哪些新的认识？评价思维导图，补充完善认知。 小结：化学变化的两大特征：①生成新物质；②伴随能量变化；能量可以转化为热能或者电能；化学反应分为放热反应、吸热反应。 （五）课堂小结与作业（2min） 课堂小结 化石燃料（煤、石油、天然气）属于不可再生能源，甲烷具有可燃性。 燃料燃烧属于放热反应；化学反应分为放热、吸热反应。 化学能可以转化为热能、机械能、电能。 氢气、乙醇是清洁燃料，开发新型燃料有利于缓解能源危机、保护环境。 作业 整理本节课实验现象与反应文字表达式。 完成课外实践任务（任选一项）。 六、板书设计 化学变化中的能量变化 一、常见燃料 化石燃料（不可再生）：煤、石油、天然气（主要成分） 新型燃料 乙醇（可再生）；氢气（最理想清洁能源） 二、化学反应中的能量变化 放热反应：镁 + 稀硫酸；氧化钙 + 水；燃料燃烧 吸热反应：氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应 本质：反应物、生成物储存化学能不同 三、能量转化 化学能 → 热能；化学能 → 电能（化学电池）；化学能→热能→机械能→电能（火力发电） 七、教学反思 依托教材实验探究，落实 2022 版课标 “科学探究” 要求，学生通过实验证据推理物质组成，建立化学变化伴随能量变化的化学观念。 从 “物质储存能量不同” 定性解释吸放热。结合北京冬奥会氢燃料真实情境，落实科学态度与责任，建立能源与环保意识。 实验教学要注意实验安全，甲烷点燃前验纯；氢氧化钡与氯化铵反应注意药品用量。 word理化 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $