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燃料和热量
课题2
第七单元 燃料及其利用
人教版九年级化学上册
第1课时
情景导入
化学反应中的能量变化
01
现象 生石灰逐渐膨胀，碎裂成粉末，产生大量的白雾
手的感觉
分 析
化学方程式
生石灰与水反应中有热量放出，说明这是一个放热反应。
CaO+H2O == Ca(OH)2
在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰，再加入2 mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。
发热或烫手。
探究
生石灰和水的反应
实验7-3：
镁与稀盐酸的反应中有热量放出
Mg＋2HCl == MgCl2＋H2↑
实验现象：
有气泡产生，用手触摸试管壁，试管发热。
想一想是什么原因？
探究
镁与盐酸的反应
化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化
放热反应
吸热反应
1、所有的燃烧。
2、金属和酸的反应
3、氧化钙和水的反应
4、中和反应
1、二氧化碳和碳反应。
反应条件为“高温”或“加热”
化学反应中的能量变化
2、碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜（或其它的金属氧化物）。
烧制陶瓷
冶炼金属
化学反应中的能量变化
发射火箭
做饭
开山炸石
拆除危旧建筑
化学反应中的能量变化
化石燃料
的利用
02
煤的形成
石油和天然气的形成
化石燃料的利用
煤
隔绝空气加强热
固体：焦炭——冶金工业重要原料
液体：煤焦油——化工原料
粗氨水——化肥
煤气：煤气——燃料
（干馏）
煤气主要成分：
氢气、甲烷、一氧化碳、其他气体
干馏是化学变化
煤是 （“混合”或“纯净”）物，主要
含 元素，还含 等元素。
混合物
碳
氢、氮、硫、氧
化石燃料的利用
石油的分馏：
利用石油中各成分的沸点不同，
属于物理变化。
柴油
润滑油
石蜡
煤油
航空煤油
汽油
溶剂油
石油气
——石油分馏
沥青
化石燃料的利用
甲烷是一种无色密度比空气小的气体，极难溶于水。
天然气的成分？
为混合物，主要成分为甲烷气体（CH4）。
具有可燃性
这是用排水法收集到的甲烷气体，根据图片和你已有的知识，思考甲烷的性质有哪些？
CH4+2O2 CO2+2H2O
点燃
化石燃料的利用
注意：在点燃甲烷前要检验纯度
①明亮的蓝色火焰;
②烧杯内壁有水雾；
③杯壁上澄清石灰水变浑浊;
④放出热量。
CH4+2O2 ===== CO2+2H2O
点燃
甲烷燃烧现象
甲烷燃烧化学方程式
化石燃料的利用
可燃性气体
在空气中燃烧火焰颜色
燃烧产物
甲烷具有可燃性（燃烧发出明亮蓝色火焰）CH4+2O2 == 2H2O+CO2
注意：点燃甲烷前必须检验纯度
甲烷(CH4)
氢气(H2)
一氧化碳(CO)
淡蓝色
蓝色
蓝色
水H2O
二氧化碳CO2
二氧化碳和水
辨别三大可燃性气体，不能看火焰颜色(肉眼难以识别)，要看燃烧产物！
点拨
人类目前所消耗的能量主要来自化石能源，而化石能
源的形成需要经过数百万年。是不可再生的而且有限的，
用量日益增长。
在不久的将来，我们将面临严重的能源危机！
探 明 储 量 年 产 量 开采年限
石 油 28.33亿吨 1.89亿吨 约15年
天然气 32124亿立方米 851.7亿立方米 约38年
煤 3261亿吨 30.5亿吨 约107年
2009年我国化石能源基础储量和年产量及开采年限
化石燃料的利用
可燃冰
干冰
冰
在人们担心化石能源将被耗尽时，科学家发现海底埋藏着大量可燃烧的“冰” 。
有专家预测，可燃冰至少能为人类提供1000年的能源，它将来有望替代煤、石油和天然气，成为“21世纪的新能源”。但目前，可燃冰的开采扔存在技术难关。
可燃冰
化石燃料的利用
1、燃烧时要有足够多的空气；
2、燃料与氧气要有足够大的接触面。
燃料充分燃烧的条件
1、燃料中碳元素不能充分燃烧，产生的热量减少，利用率低，浪费燃料；
2、产生大量的炭黑小颗粒、CO等物质，污染空气。
燃料不充分燃烧的危害：
化石燃料的利用
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第七单元 碳和碳的氧化物
课题2 燃料的合理利用与开发 第1课时 教学设计
教学目标
1、了解化学反应中的能量变化，即有放热现象或吸热现象；
2、了解化石燃料如煤、石油、天然气的利用；
3、了解燃料充分燃烧需要的两个条件。
教学重难点
1、重点：
（1）煤、石油、天然气三大化石燃料；
（2）化学变化中能量的变化。
2、难点：
（1）燃料充分燃烧的条件和意义；
（2）化学变化中能量的变化。
教学过程
一、导入新课
[投影]展示柴草、煤、布料、塑料盒子等实物。
[师]看到这些实物，你联想到什么？
[生1]它们都是与人类关系十分密切的可燃物。
[生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。
[生3]想告诉大家，平时生活中注意安全。
[生4]想知道煤、塑料等物质是怎样形成的。
[导入]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，发展至今天，出现了许许多多的新型燃料。这节课我们就来学习燃料的合理利用与开发的第1课时——燃料和热量。
二、新课讲授
[提问]燃料的燃烧在人类社会的发展过程中起着相当重要的作用，你能举出一些例子吗？
[学生活动]交流讨论。
知识点一 化学反应中的能量变化
[过渡]化石燃料被人们广泛使用，是因为它燃烧能产生大量的热量。那么，是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？下面我们来做实验。
【实验探究】实验7-3：生石灰与水反应
[学生实验]在一支试管中加入一小匙生石灰，再加入约2 mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。
[教师活动]教师巡视并指导。
[现象]试管壁发热。
[投影]镁和盐酸的反应。
[提问]这个实验说明了什么问题呢？
[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、生石灰和水的反应、镁和盐酸这样的反应，我们称之为放热反应，像碳与二氧化碳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的热量和能量的实例吗？
[学生活动]讨论并举例。
[讲解]生活中的各个角落都在使用燃料，正是因为燃料的燃烧，推动了历史的进步。火，是原始人类征服自然的武器。起初，当他们面对熊熊大火时，祖先们不知所措，惊恐万状。但原始人天生的好奇心和探索欲望，战胜了恐惧和胆怯，慢慢地他们学会了用火来烧烤食物。熟食增强了人的体质，为身体发育提供了更多的营养，熟食使咀嚼机能减退，于是牙齿变小，颌部短缩，面貌变得愈来愈像现代人。
知识点二 化石燃料的利用
[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。
[学生活动]阅读课本P138，自学煤和石油的相关知识。
[提问]1.煤的综合利用是什么变化？
2.石油的分馏是什么变化？原理是什么？
[生]1.煤的综合利用是化学变化。
2.石油的分馏是物理变化，原理是利用各成分的沸点不同，将它们分离。
[讲解]煤是复杂的混合物，主要含有碳元素。为了使煤得到综合利用，将煤隔绝空气加热，可以使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。将煤隔绝空气加热是化学变化。石油是混合物，主要含有碳、氢元素。为了使石油得到综合利用，利用各成分的沸点不同，将它们分离。此过程属于物理变化。
[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。下面请同学们注意按照课本的实验7-4进行活动探究，做一做甲烷的燃烧实验。
[实验探究]甲烷的燃烧实验
[教师活动]教师巡视并指导。
[师]观察甲烷的颜色、状态。
[生]甲烷的物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。
[师]在实验结束后，烧杯上出现了什么现象？
[生]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。
[师]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？
[生]向烧杯内注入澄清石灰水后，发现烧杯内澄清石灰水变浑浊。
[提问]这一现象说明了什么问题呢？
[讲解]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。
[师]在实验开始时，点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？
[结论]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。
[师]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？
[讲解]“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”可以判断是否有水滴生成。
[师]这个实验说明甲烷含有哪些元素？
[生]这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。
[师]你能写出甲烷燃烧的化学方程式吗？
[投影]CH4+2O2CO2+2H2O
[思考]甲烷在水中的溶解性怎么样呢？甲烷的密度和空气比较起来怎么样呢？
[师]同学们想一想，这样的特点，给我们在收集甲烷气体时，提供了怎样的信息呢？
[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所用燃料的问题。
[过渡]人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料。然而，化石燃料的形成并非那么简单。
[介绍]我们知道煤、石油、天然气等化石燃料的形成，并非一日之功，它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？下面我们一起看一组数据——2009年我国化石能源基础储量和年产量，大家估算多少年后我国的石油和天然气将被耗尽？
[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？
[学生活动]学生讨论并回答。
[讲解]总体来讲，如果我们能提高煤等燃料的燃烧利用率，就相当于延长了煤的使用期限。要使燃料燃烧通常考虑两点：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。
[提问]在实际生活中我们是怎样来克服这些困难的呢？
[讲解]因为在许多情况下，不能直接燃烧固态煤，如汽车或拖拉机等；或者虽然能够直接燃烧但效率很低，如蒸汽机车热利用率只有8%，一般民用煤炉只有20%左右。所以在石油、天然气不足的情况下，不得不考虑把煤加工成为气态的、液态的或固态的高级清洁燃料的问题，以提高煤的热量的利用和减轻环境污染。煤在加工过程中，本身的潜在能量会受到一些损失。但由于加工成的气态或液态燃料的热利用率高，因此在一些情况下，煤经过气化或液化而取得的热效益高于直接燃煤。
[师]现在还有相当大的一部分锅炉直接燃烧煤。对低硫煤可以采用粉煤锅炉，但需加烟道脱硫装置。对高硫煤，要用沸腾床燃烧系统，掺石灰实行炉内脱硫和降低氧化氮的生成。以上方法都是为了减轻污染、保护环境。
课堂小结
通过这节课的学习，我们了解了一些化石燃料，我们还知道化石燃料已经面临被耗尽的危险，应合理开采，并节约使用。同时，我们还应认识到，物质发生化学反应的同时，伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象发生。
板书设计
7.2.1 燃料和热量
一、化学反应中的能量变化
二、化石燃料的利用
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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