人教版化学九年级上册 第七单元 课题2 燃料的合理利用和开发导学案

课题2 燃料的合理利用和开发
第一课时　化学反应中的能量变化　化石燃料的利用
【学习目标】：1、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的作用；同时，了解化石燃不可再生性，认识合理开采和节约使用化石燃料的重要性。
2、了解化学反应中的能量变化，认识燃料充分燃烧的重要性。
3、知道石油炼制出的几种主要产品及其用途。
【学习重点】： 1．了解化石燃料的形成过程和不可再生性。
2．认识化石燃料对人类所起的重要作用。
【学习难点】：1．了解化学反应中的能量变化
2．知道石油炼制的几种主要产品及用途
学习过程
一、自主学习 新知初探
阅读教材，回答以下问题：
1.化石燃料包括__________、__________和__________，它们是__________ (填“可再生”或“不可再生”)能源，属于__________ (填“纯净”或“混合”)物。从石油中炼制出的燃料有多种，举出三例__________、__________、__________；最后一级产品是__________，主要用于__________。
2.甲烷是__________和__________的主要成分，在空气中燃烧的方程式是__________，现象是发出__________，放出__________，生成__________和使澄清石灰水__________气体。
1.答案：煤　石油　天然气　不可再生　混合　汽油　航空煤油　柴油　沥青　铺路、建筑材料
2.答案：天然气　沼气　CH4＋2O2CO2＋2H2O　蓝色火焰　热量　水　变浑浊的二氧?化碳
三、提出问题 进行探究
探究点一：化学反应中的能量变化
实验7-3 .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。
现 象 生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，放热。
手的感觉 热或烫手。
分 析 生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，并放出热量，说明这是一个 放热反应。
结论：化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。而能量的变化通常表现为热量的变化。其中，放出热量的为放热反应，吸收热量的为吸热反应。
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1.所有的燃烧。 2.金属和酸的反应
吸热反应C+CO22CO CaCO3CaO+CO2↑ 2H2O2H2↑+O2↑利用化学反应放出热量的实例？
生活燃料的使用：做饭、取暖等；还有发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭；开山炸石和拆除危旧建筑；等等
探究点二：化石燃料的利用
生活中经常使用的燃料有煤、石油和天然气，我们常称它们为化石燃料。它们是不可再生能源。
（一）.煤和石油 （阅读课本138~139页，思考下列问题）
1、煤是纯净物还是混合物？主要组成元素是什么？还含有哪些少量元素？
2、煤完全燃烧的产物有哪些？
3、如何将煤综合利用？
将煤隔绝空气加热，生成焦炭、煤焦油、煤气等。（煤干馏[化学变化]后的综合利用，既可以充分利用煤的资源，还可以极大的减少污染。）
4、煤气的主要成分有哪些？氢气H2 甲烷CH4 一氧化碳CO 其他气体
石油----工业的血液：是古代动植物遗体在地层下经过非常复杂变化而形成的一种粘稠液体。它是由多种物质组成的混合物。主要含有C、H元素，还含有S、O、N等元素。
讨论：石油可直接用做燃料吗？石油产品中有哪些是常用的燃料？
不可以，因为石油是混合物，里面有很多的杂质,导致石油的易燃度减低而且直接燃烧石油会产生很多的废气,污染环境如果把石油的原油提炼后会分解出多种产物如:汽油，煤油
沥青，柴油等,可以充分利用。
石油蒸馏：根据各成分的沸点不同进行分离。（物理变化）
（二）.天然气
天然气的成分？为混合物，主要成分为甲烷气体。
甲烷是一种无色密度比空气小的气体。极难溶于水。
在有石油的地方，一般都有天然气的存在。天然气的主要成分是甲烷（CH4)（俗称沼气）。
[实验7-4]观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷（点燃前，要先检验甲烷的纯度），在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。过一会儿，观察烧杯上的现象。迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清的石灰水，振荡，观察现象。
现象 火焰明亮且呈蓝色，放热；烧杯内壁上有水珠澄清的石灰水变浑浊
CH4 + 2O22H2O+ CO2
CO2+Ca(OH)2=H2O+CaCO3↓
这个实验说明甲烷中肯定含有氢元素、碳元素.
（1）甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气）
（2）甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸。
[讨论]人工能制取沼气吗？
把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷。
在我国农村利用沼气，不仅可以解决生活用燃料问题；还能综合治理环境卫生问题。
[探究]：如何鉴别H2、CO、CH4这三种气体？
（三）、合理利用和开发化石能源
1、化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。
我国2004年化石能源探明储量、年产量及开采年限
探 明 储 量 年 产 量 开采年限
石 油 23亿吨 1.74亿吨 约13年
天然气 2.23x104亿立方米 408亿立方米 约55年
煤 1145亿吨 9.9亿吨 约116年
2、燃料不充分燃烧的危害：
燃料燃烧不充分时，产生黑烟，并生成CO等物质，使燃料的利用率降低，浪费资源，且污染空气。
3、使燃料充分燃烧通常需要考虑两点：
1.燃烧时要有足够多的空气
2.燃料要与空气要有足够大的接触面
讨论：工业上有时使用煤等固体燃料，为了使燃料与空气有足够的接触面，你认为应将固体燃料进行怎样的处理？
加工成小块、打成粉末、做成蜂窝多孔形状
4、可燃冰的学名为“天然气水合物”，化学式为CH4.xH2O是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%—99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。但是可燃冰埋藏于海底的岩石中，如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。所以还需要解决技术上的问题。
三、总结收获
四、检测反馈
1.石油被称为“工业的血液”，下列有关石油的说法正确的是( )
A.石油是一种混合物 B.石油是一种化合物
C.石油的蕴藏量是无限的 D.石油可直接用作飞机燃料
2.能源分为一级能源和二级能源；如果某种能源直接开采或直接被利用，称为一级能源。如果某种能源经过其他能源转化获得，称为二级能源。下列关于一级能源和二级能源的叙述正确的是( )
A.天然气属一级能源 B.风能属二级能源
C.可燃冰属二级能源 D.一氧化碳属二级能源
3.含有硫的煤，如果不完全燃烧，则排放出能污染空气的有毒气体是( )
A.SO2和CO2 B.SO2 C.CO D.SO2和CO
4.宣传科学知识，揭露伪科学是我们的义务。下列各项中属于伪科学的是( )
A.白磷在空气中自燃 B.用干冰人工降雨
C.以煤为原料制造医药 D.用催化剂将水变汽油
5.煤的气化是提高煤的利用率、减少环境污染的有效措施。煤的气化过程中发生了化学反应C+H2O（气）H2+CO，反应前后，发生了变化的是( )
A.元素的种类 B.分子的种类
C.原子的数目 D.物质的总质量
6.“西气东输”完成后，很多管道煤气家庭都能用上天然气。
（1）煤气的主要成分是CO，燃烧的化学方程式________________，天然气的主要成分是CH4，燃烧的化学方程式是________________________________。
（2）实验证明，同温同压下，相同体积的任何气体中的分子数相同，则在同温同压下相同体积的CO和CH4充分燃烧，消耗氧气较多的是________________________________。
（3）管道煤气换成天然气后，原用煤气灶如何改进？
7.请仔细阅读下列文字，然后完成有关问题。
(1)煤是一种常用的化石燃料，家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化。以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，并在圆柱体内打上一些孔(如图)。请你分析这种变化的优点是______________。
(2)煤燃烧时会产生许多污染物。据资料显示，冬天的空气中二氧化硫含量会增多。请你分析造成这一现象的可能原因是______________________。为了减少煤燃烧对环境造成的污染，可将水蒸气通过炽热的煤层制得较清洁的水煤气(主要成分是CO和H2)，请你写出反应的化学方程式____________________________________________。
(3)水煤气用管道输送到千家万户，这便是我们常说的家用煤气。煤气厂常在家用煤气中掺入少量具有难闻气味的气体，其目的是_________________________________。
8. 液化石油气中所含的可燃性物质，是在加压不高的条件即变成液态而便于储存在钢瓶中的，当打开钢瓶阀门(减压)时，又容易变成气态的碳氢化合物。下列所给物质中，符合这一要求的是( )
编号 A B C D
分子式 CH4 C2H5 C4H10 C6H14
沸点/℃ －164 －88 －0.5 69
9.实验证明，在同温同压下，相同体积的任何气体中含有相同的分子数。根据此结论完成下列问题(以下气体均处在同温同压下)。
(1)将同体积的CO和CH4混合，所得混合气体中，碳、氢、氧元素的原子个数比为__________，碳、氢、氧元素的质量比为(化成最简整数比) __________。
(2)面对石油、煤资源日趋减少的情况，人们正积极开发新能源。你认为21世纪来源广泛、燃烧放热多、无污染的最佳燃料是__________，其制取方法是__________。
1.A2.AD3.D4.D5.B6.答案：(1)2CO+O22CO2　CH4+2O2CO2+2H2O(2)CH4
(3)由于单位体积内甲烷消耗氧气远大于CO，把煤气灶改烧天然气必须增大煤气灶的空气入口，增加空气的通入量
7.答案：(1)增大煤与氧气的接触面积，使其充分燃烧
(2)冬天用煤量增大，燃烧时产生的二氧化硫?增多　C+H2OCO+H2
(3)便于及早发现煤气泄漏，以防引起中毒
8.C 9.答案：(1)2∶4∶16∶1∶4
(2)氢气　利用太阳能或催化剂分解水
第二课时　使用燃料对环境的影响
【学习目标】：通过对化石燃料的形成、使用年限、对人类所起的重要作用的了解，使学生认识到合理开发的重要性，培养节约利用资源的意识。
【学习重点】： 1．培养学生独立思考、加工信息的能力。
2．拓展性课题“煤和石油的综合利用”。
【学习难点】： 1．培养学生独立思考、加工信息的能力。
2．拓展性课题“煤和石油的综合利用”。
学习过程
一、自主学习 新知初探
阅读教材，回答以下问题：
1.以汽油、柴油为燃料的汽车，所排放的尾气会对空气造成污染。尾气中的主要污染物有__________、__________、__________和烟尘等。
2.酒精的学名是__________，化学式是__________，它的相对分子质量是__________，其中各元素的质量比为__________，酒精中碳元素的质量分数为__________。酒精燃烧的化学方程式为______________________________。
3.实验室用__________和__________反应制取H2，写出反应的化学方程式________________。
1.答案：一氧化碳　氮的氧化物　硫的氧化物
2.答案：乙醇　C2H5OH 46　m(C)∶m(H)∶m(O)=12∶3∶8 52%　C2H5OH+3O22CO2+3H2O
3.答案：稀硫酸　锌Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
三、提出问题 进行探究
探究点一：使用燃料对环境的影响
2、汽车用燃料的燃烧
尾气中的主要污染物有CO，末燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘
3、减少汽车气对空气的污染可采取的措施:
（1）使用催化净化装置
（2）使用无铅汽油禁止含铅物质的排放
（3）改进发动机的燃烧方式,使汽油能充分燃料
（4）改用压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）
（5）在汽油中加入乙醇（混合物）既节省汽油，又减少污染。
探究点二：能源的利用和开发
1.乙醇（化学式C2H5OH）俗称酒精。
物理性质: 有特殊气味，密度比水小 ,能与水互溶，易挥发
化学性质: 可燃性,燃烧时放出大量的热.
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
优点：无污染 、热效率高、节省汽油、减少汽车尾气污染
制取：高梁、玉米、薯类经过发酵，蒸馏可得酒精(可再生能源)
2.氢气（H2）-----最清洁的能源
燃烧产物是水，不空气，被认为是理想的清洁、高能(液氢完全燃烧放出的热量约为等质量甲烷的2倍多，同质量汽油的3倍多)燃料
氢气的实验室制法：常用锌和稀硫酸反应制取氢气
化学方程式是: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
氢气作能源的三大优点：无污染；发热量高；来源广，可再生
氢气作能源的局限：制取成本高，贮存困难
3.人们正在开发利用的能源：
太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等
三、总结收获
四、检测反馈
1、为了减少酸雨的产生有下列措施：（１）少用煤作燃料；（２）把工厂的烟囱建高；
（３）在酸化的土壤中加石灰（４）燃料脱硫（５）开发新能源，其中有效的措施是 （ 　）
Ａ、（１）（２）（３）　 Ｂ、（２）（３）（４）
　Ｃ、（１）（４）（５）　 Ｄ、（１）（３）（４）
2、2021年6月3日，我国用长征三号乙运载火箭成功将“风云四号02星”送入预定轨道，发射火箭用的燃料之一为液氢。下列说法合理的是（ ）
A. 液氢和液氧反应吸收热量
B. 液氢燃烧后的产物是水，不污染空气
C. 液氢贮存、运输都容易
D. 氢气液化过程中，分子之间的间距不变
3、下列各变化过程中，不会释放出一氧化碳的是 （ ）
A．绿色植物的光合作用 B．石油 C．汽车排放的废气 D．煤气的泄漏
4、近年来，部分大中城市的公交车使用压缩天然气（CNG）代替汽油燃料，这样做的好处是（ ）
A．减少了污染，空气更清新 B．汽车行驶速度更快
C．运输成本更低 D．汽车发动机的使用寿命更长
5、国家决定推广使用乙醇汽油，所谓乙醇汽油就是在汽油中放入适量的乙醇混合而成的一种燃料。下列叙述错误的是（ ）
A．乙醇汽油是一种新型化合物 B．由石油可以制得汽油
C．使用乙醇汽油会减少SO2、NOX等有害气体的排放
D．用玉米、高粱的籽粒经发醇可制得乙醇，乙醇是绿色能源
6、人们在工作、生活中，为了防止事故，常采用一些安全措施，下列措施安全的是（ ）
A．发生煤气泄漏，立即关闭阀门，打开门窗通风 B．掏空沼气池前进灯火实验
C．点燃木条检查液化石油气是否泄漏 D．到小煤窑里挖煤用火把照明
7、有关环境问题的认识中错误的是（ ）
A．机动车尾气的排放会污染大气 B．大量燃烧化石燃料会导致“温室效应”
C．植树造林有利于遏制沙尘暴的发生 D．大量使用含磷洗衣粉不会污染水源
8、乙醇的组成元素有 三种，其化学式为 ，其中氢的质量分数为 ，乙醇燃烧的化学方程式：
9、煤燃烧时会排放出 、 等污染物。这些气体溶于雨水，会形成 ，酸雨的危害是 、 等。
10、CO2、CO、CH4三种含碳的物质，按所含碳元素质量分数由大到小的排列顺序为 。
11、目前我国正在实施“西气东输”工程，将通过管道把我国西部的天然气输往长江三角洲地区和沿线城市。天然气的主要成分是（填化学式） ，
天然气燃烧的化学方程式：
答案：1.C2.B 3.A 4.A5.A6.A7.D8.9.C、H、O C2H5OH 13.0% C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O 9. SO2；NO2 酸雨 毁坏植物；腐蚀建筑物；10.CH4＞CO＞CO2．
11. CH4 CH4＋2O2CO2＋2H2O