2021年初中化学人教版 九年级上册 第七单元 课题2 燃料的合理利用与开发（课时1） 教案

第七单元
燃料及其利用
课题2
燃料的合理利用与开发
第1课时
化学反应中的能量变化
化石燃料的利用
教学目标
一、知识与技能
1.了解化学反应中的能量变化，知道化学反应中的能量变化对人类生产、生活的重要作用。
2.知道化石燃料是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用；同时，了解化石燃料的不可再生性，认识合理开采和节约使用化石燃料的重要性。
3.知道石油炼制出的几种主要产品及其用途，认识燃料充分燃烧的重要性。
二、过程与方法
1.运用思考、讨论的方法来获取信息。
2.运用实验的方法来得出结论，如做甲烷燃烧实验的同时介绍可燃物组成中碳元素、氢元素的鉴定方法。
教学重点
1.化石燃料的类型及其主要成分。
2.燃料充分燃烧的条件。
教学难点
甲烷燃烧产物的分析。
新课引入
［投影］展示柴草、煤、塑料片、布料等实物。
［提问］看到这些实物，你想说些什么？
［学生回答］
如：1.它们都是与人类关系十分密切的可燃物。
2.它们在外界条件，如氧气、温度等条件适宜的情况下，都可以燃烧。
3.想告诉大家，平时生活中注意安全。
4.想知道煤、塑料等物质是怎样形成的。
……
在日常生活中，许多物质都能发生燃烧反应，从最早使用的柴草到煤、石油和天然气，发展至今，已经出现了许许多多的新型燃料。这节课我们就来学习化石燃料和能量变化。
教学过程
Ⅰ.
［讲解］生活经验告诉我们燃料燃烧时产生热量，那么是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？下面我们来做两组实验。
［实验1］在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰再加入约2
mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。
［实验2］在一个小烧杯里，加入约20
g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体，将小烧杯事先放在已滴有3～4滴水的玻璃片上。然后再加入约10
g
NH4Cl晶体，并立即用玻璃棒搅拌，使氢氧化钡晶体与NH4Cl充分反应。观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起。
［学生实验，教师巡视］
［现象］实验1:生石灰逐渐溶解，试管壁发热。实验2;由于结冰，玻璃片与小烧杯粘在一起。
［设问］这两个实验说明了什么问题呢？
［回答］化学反应都伴随有能量的变化，有些化学反应放出热量，有的则从外界吸收热量。
［讲解］化学反应在生成新物质的同时，伴有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。类似于可燃物燃烧、生石灰和水这样的反应，我们称之为放热反应。像碳与二氧化碳、氢氧化钡晶体和NH4Cl的反应，称之为吸热反应。
［介绍］在当今社会，人们利用化学反应，有时主要是为了制取所需要的物质，有时却主要是为了利用化学反应所释放出的能量。同学们能举出一些利用化学反应产生能量的实例吗？
［学生讨论，发言］
Ⅱ.化石燃料
［过渡］现在我们的生活中，经常使用的燃料以煤、石油和天然气最为常见。因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，所以我们称之为化石燃料。
［介绍］煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。它们作为重要的能源，在我们的现代生活中起着很重要的作用。现在我们具体来学习煤和石油的综合利用。
（1）煤和石油
［视频播放］煤、石油的形成过程、开采炼制、性质用途的短片。
［阅读讨论］
［讨论1］①煤是纯净物吗？它含有哪些元素？②你知道煤作为燃料的原理是什么？
［回答］
①是混合物；煤主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O元素以及无机矿物质（主要含硅、铅、钙、铁等元素）。②原理是利用碳元素和氧反应放出热量。
［归纳总结］
煤和石油的比较
［注意］①煤的干馏属于化学变化，生成了新物质。石油的蒸馏属于物理变化，没有新物质生成。
②煤气是混合物，主要成分有氢气(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及其他气体，可用作生活燃气。
③罐装“煤气”不是煤气，而是液化石油气，这是石油化工的一种产品，其主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物质。
［提问］煤和石油除了作为燃料以外，还有其他用途吗？请同学们阅读课本P139资料卡片。
［讲解］由于煤和石油的用途非常广泛，和人类的关系极为密切，所以，人们常把煤称为“工业的粮食”，把石油称为“工业的血液”。
将煤隔绝空气加热，可使煤分解成焦炭、煤焦油和焦炉气等。其中，焦炭可用于冶金工业，焦炉气则是重要的燃料，煤焦油是重要的化工原料。黑乎乎的煤焦油是一个大宝库，已经从它里面分离出了上百种化合物，又进一步做成了各种有用的物质。这样煤就能被综合利用了。在20世纪兴起了综合利用石油产品的工业——石油化工。科技工作者把燃料油中较大的分子裂解成小分子，然后把它们加工制造成各种产品，例如塑料、合成纤维、染料、洗涤剂等。
（2）天然气
［过渡］刚才我们学习了煤和石油的综合利用，接下来我们学习天然气的有关知识。
［视频播放］天然气的开采及燃烧利用。
［讲解］天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷。甲烷是无色气体，极难溶于水，密度比空气的小。
［活动探究］请同学们阅读课本P139。
［实验7-4］进行活动探究，做一做甲烷的燃烧实验（强调点燃前先验纯）。探究内容如下并思考：
①在实验结束后，烧杯上出现了什么现象？
②迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内注入澄清石灰水后，振荡，又出现了什么现象？
③在实验开始时，点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？
④在实验中烧杯的条件“冷而干燥”是实验成败的关键吗？为什么？
⑤这个实验说明甲烷含有哪些元素？
⑥你能写出这个实验中涉及的化学方程式吗？
［学生活动，教师巡视］巡视时及时纠正学生的错误操作，学生思考讨论后与教师一起总结归纳。
［结论］①甲烷燃烧时火焰明亮并呈蓝色，可以看到，烧杯内壁上有水滴生成。
［设问］有水滴生成，说明了什么问题呢？
［回答］说明甲烷的成分里一定含有氢元素。
［结论］②向烧杯内注入澄清石灰水后，发现烧杯内澄清的石灰水变浑浊。
［设问］这一现象又说明了什么问题呢？
［回答］这说明甲烷燃烧时有二氧化碳生成，也就是说明了甲烷的成分里一定含有碳元素。
［结论］③点燃甲烷和氧气(或甲烷和空气)的混合物都很可能会发生爆炸，所以要先验纯。
［延伸］煤矿的矿坑里经常有甲烷逸出，由此，同学们想到了什么呢？
［回答］煤矿中必须使用通风设施;煤矿里一定要严禁明火。
［结论］④“冷而干燥”是这个实验成败的关键。“冷”有利于水汽的凝集，“干燥”可以判断是否有水生成。
［结论］⑤这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。
［结论］⑥甲烷是由碳和氢组成的化合物，化学式是CH4。它燃烧时生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。甲烷的燃烧：CH4+2O2
CO2+2H2O。
［设问］你们知道还有哪些地方存在甲烷气体吗？
［介绍］在池沼的底部常常含有甲烷，通常也称池沼中的气体为沼气。在我国农村，利用沼气可解决生活用燃料问题。
（3）合理利用与开发化石能源
［过渡］人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料。然而，化石燃料要经过数百万年才能形成。但人类目前掠夺式的开发，会给我们的子孙后代造成什么样的影响呢？
［讨论］估算大约多少年后我国的石油、天然气和煤将被耗尽？填表(教材P141“讨论”)，并谈谈你对化石燃料的使用与开发的看法。
［小结］不算不知道，一算吓一跳。化石燃料用不了多久就耗完了。因此，我们一方面要合理开采、节约使用，另一方面还要研究和开发新能源。
［介绍］目前，人类通过化学反应获得的能量，大多来自于化石燃料，而化石燃料资源是有限的。那么，同学们认为怎样利用能源才可以使它的使用期限得以延长呢？
［学生讨论，回答］
［小结］如果我们能提高煤等燃料的利用率，就相当于延长煤的使用期限。要使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是要有足够的空气；二是要使燃料与空气有足够大的接触面。燃料充分燃烧的意义：燃料燃烧若不充分，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，同时还会产生大量的CO等物质，污染空气。
课堂小结
这节课，我们认识了当今世界的三大化石燃料，通过分组设计实验，亲自感受到化学反应中能量的变化，
并且学习讨论了燃料充分燃烧的现实意义，切身体验到节能的重要性。
板书设计
3.燃料充分燃烧的方法
(1)燃烧时要有足够的空气
(2)燃料与空气要有足够大的接触面
教学反思
本课题在内容的安排上注意从学生的亲身体验出发，选择学生熟悉和生活中常见的知识和现象，并配合视频和图像，增强学生对知识的感受；同时，注意通过活动与探究、调查研究、讨论和实验等形式，培养学生的创新精神和实践能力。教材中还适当编入与社会发展、新科技等相关的资料，以开阔学生的眼界，体现科学、技术、社会与环境教育的思想。21教
例题展示
类型一
化学反应中的能量变化
例1关于化学反应与能量变化的叙述正确的是(B)
A.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
B.物质的缓慢氧化均放出热量
C.物质发生化学反应时能量不一定发生改变
D.化学反应过程中都会发生放热现象
解析:化学反应是人类获取能量的方式之一，太阳能、风能等也是人类获取能量的方式，故A选项错误；能量的变化是化学反应的必然现象之一，故C选项错误；有些化学反应会放出热量，但有些会吸收热量，如碳与二氧化碳的反应是吸热反应，故D选项错误。
类型二
化石燃料的利用
例2(1)目前，人类以化石燃料为主要能源。化石燃料有煤、石油和天然气，它们都属于不可再生(填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)天然气中甲烷完全燃烧的化学方程式为:CH4＋2O2CO2＋2H2O。
(3)从下表数据分析，与煤相比，用天然气作燃料的优点:等质量的天然气和煤完全燃烧，天然气燃烧产生二氧化碳的质量小于煤，放出的热量高于煤。
解析:化石能源主要包括煤、石油和天然气，化石能源都是不可再生能源。天然气的主要成分是甲烷，含碳物质完全燃烧时碳元素转化为二氧化碳，氢元素转化为水，甲烷充分燃烧生成二氧化碳和水。表中给出数据的目的是比较相同质量的甲烷和木炭完全燃烧放出的热量及产生二氧化碳的质量的多少。
类型三
燃料的充分燃烧
例3小华发现篝火的火焰很小，于是他将木柴架空一些，这样做的目的是(A)
A.使木柴与空气充分接触
B.升高木柴的温度
C.降低木柴的着火点
D.方便添加木柴
解析:将木柴架空一些的目的是使木柴与空气充分接触。
课后作业
一、当堂反馈
1.下列放热现象中，与其他三种有本质区别的是(B)
A.一氧化碳燃烧放热
B.电灯通电发热
C.白磷缓慢氧化放热
D.镁与盐酸反应放热
2.下列关于石油的叙述不正确的是(A)
A.石油是一种化工产品
B.石油是一种混合物
C.可利用石油产品发电
D.将石油分馏可得到多种产品
3.在工业上，下列增大燃料利用率的措施中，与燃料的充分燃烧无关的是(D)
A.把煤磨成粉状进行燃烧
B.把柴油喷成雾状进行燃烧
C.给锅炉鼓风，增大空气供给量
D.给锅炉外壳装隔热层，减少热量散失
4.煤、石油、天然气是重要的化石燃料，下列关于化石燃料的叙述错误的是(B)
A.煤燃烧会产生二氧化硫等污染物
B.石油分馏制得各种产品的过程属于化学变化
C.将煤隔绝空气加热可制得焦炭
D.煤、石油、天然气是不可再生能源
5.“可燃冰”即天然气水合物，下列有关说法错误的是(D)
A.可燃冰是一种洁净的新能源
B.可燃冰的主要成分是CH4
C.可燃冰属于化石燃料
D.可燃冰燃烧实现了热能转化为化学能
6.人类的生产和生活都离不开燃料。下面是人类大规模使用燃料的大致顺序：木柴→木炭→煤→石油、天然气。
(1)上述燃料中属于化石燃料的是煤、石油、天然气。
(2)石油炼制得到很多产品，下列属于石油炼制产品的是①②(填序号)。
①汽油
②柴油
③食用酒精
(3)由于汽油的着火点比较低，遇到火星容易燃烧，所以在加油站，我们都应该严禁烟火。
(4)化石燃料等不可再生能源日趋枯竭，我们在使用能源时应树立“一要节约能源，二要进一步开发、利用新能源”的观点。
①下列各图中表示我国节能标志的是C。
②用化学方程式表示出一个化学能转化为热能的例子：C+O2CO2(答案合理即可)。
二、课后练习
1.化石燃料是不可再生能源，在地球上的蕴藏量是有限的，下列能源属于化石燃料的是(A)
A.煤
B.风能
C.太阳能
D.地热能
2.“西气东输”是开发大西北的一项重大工程，输送的是当今世界上最重要的一种气体化石燃料，该气体的主要成分是(D)
A.CO
B.H2
C.O2
D.CH4
3.“蜂窝煤”比煤球更有利于煤的完全燃烧、提高燃烧效率，这主要是因为(D)
A.降低了煤的着火点
B.升高了煤的着火点
C.提高了氧气的浓度
D.增大了煤与氧气的接触面积
4.人类生活需要能量。下列能量转化的例子中不是由化学变化产生的是(B)
A.燃起篝火烘烤食物
B.太阳能热水器烧水
C.绿色植物将太阳能转化为化学能
D.煤燃烧发电
5.目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和天然气等，它们都是不可再生能源。
（1）天然气的主要成分是什么？
答案：甲烷(或CH4)。
（2）写出煤燃烧产生的一种有害物质：一氧化碳、烟尘、二氧化硫、二氧化氮等(合理即可)；
（3）化石能源有限，我们将面临能源危机，所以目前亟待解决的问题是开发新能源，写出一种你知道的新能源。
答案：太阳能、地热能、风能、潮汐能、生物质能、核能、氢能等。