人教版化学九上7.2燃料的合理利用与开发 教学设计

课题2 燃料的合理利用与开发
一、教学目标
1．了解化学反应中的能量变化，认识化学变化放出能量的重要性；
2．了解煤、石油、天然气等化石燃料的组成和用途；
3．知道甲烷的性质，主要是化学性质；
3．知道化石燃料的不可再生性和合理开采和节约化石燃料的重要性；
4．了解化石燃料燃烧对环境的影响；
5．认识使用和开发清洁燃料及各种能源的重要性。
二、教学重难点
重点：1．化学反应中能量的变化；
2．煤、石油、天然气三大化石燃料；
3．甲烷燃烧及产物的检验。
难点：1．化学反应中能量的变化；
2．燃料充分燃烧的条件和意义。
三、教学过程
【问题引入】我们知道，做饭可以有多种方式，如木柴、煤炭、燃气等。同学们，你们家采用哪种方式做饭呢？
【过渡】生活经验告诉我们，木柴、煤炭、燃气等都属于燃料，燃料燃烧会放出巨大的热量以供给人们生活所需要的能量。
【交流讨论】只有通过燃烧才能获得能量吗？下面食物的加热原理是什么呢？
【PPT展示】自热米饭、自嗨锅。
【讲解】这些食物中都会配有食品专用发热包，其主要成分是生石灰，使用方法是将发热包放入饭盒中，加入水。而生石灰与水会发生化学反应，放出热量，以加热食物。
CaO+H2 O= Ca(OH)2
所以，除利用燃料燃烧提供的能量之外，还可以通过一些化学反应得到能量。
【探究实验】实验内容：1.镁条与稀盐酸反应； 2.氯化铵与氢氧化钡反应 。
【现象与总结】
实验 1.镁条与稀盐酸反应 2.氯化铵与氢氧化钡反应
现象 有大量气泡产生，试管外壁发热 锥形瓶外壁发冷
结论 镁与稀盐酸反应放出热量 氯化铵与氢氧化钡反应吸收热量
化学方程式 Mg + 2HCl ==MgCl2+H2↑ 2NH4Cl+Ba(OH)2=BaCl2+2NH3↑+2H2O
【总结与交流】
化学反应发生的同时，往往都伴随着能量的变化。
有些化学反应的过程中会放出大量的热，这种反应通常称作放热反应，如：氧化钙与水的反应、镁与盐酸的反应等。
有些化学反应的过程中会吸收大量的热，这种反应通常称作吸热反应，如：碳与二氧化碳的反应等。
【讲解】化学反应中的能量不仅表现在热能转化上，还表现在电能和光能转化等方面，如化学电池的原理是化学能转化为电能，而我们利用蜡烛照明就是将化学能转化为光能。此外还有很多化学能在生活和生产中的应用案例。
【交流讨论】举例说明化学反应中的能量变化在生活和生产中的应用。
【总结】最常见的就是生活燃料的使用，如利用化学反应产生的能量做饭、取暖等；其次，人们还利用燃烧等化学反应产生的能量发电、冶炼金属、烧制陶瓷、发射火箭等；再次，爆炸是燃烧的一种急剧现象，瞬间能产生巨大能量，可用来开矿采煤、开山炸石、拆除危旧建筑等。
【过渡】由此可见人类生活离不开化学，离不开燃料，因此我们要合理利用与开发燃料。目前，人们使用的燃料主要来源于三大化石燃料：煤、石油和天然气。
【学生活动】阅读教材，说一说化石燃料的形成过程。
【总结】化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，属于不可再生能源。
【讲解】
1. 煤的组成和利用
煤是一种复杂的混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氮、硫、氧等元素。将煤隔绝空气将强热，可发生化学变化，得到焦炭、煤焦油、煤气、粗氨水等物质。
2.石油的组成和利用
石油是一种黏稠油状液体，主要含碳、氢元素，根据石油各成分沸点的不同，可分离出汽油、柴油、煤油、润滑油、石蜡、沥青等，是一种重要的化工原料。
3.天然气
天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，主要成分是甲烷（CH4），天然气燃烧时发出淡蓝色的火焰，生成二氧化碳和水，即CH4+O2CO2+H2O
重点提示：天然气是可燃性气体，点燃前一定要验纯。
【过渡】煤、石油、天然气是三大化石燃料，属于不可再生能源，近几年随着人们对能源需求量的日益增大，它们面临着被开采枯竭的现状。
【交流讨论】下图为我国化石能源可开采年限，根据图示，谈谈你对化石燃料使用与开发的看法。
【总结】因此合理利用与开发化石能源成为人们目前面临的迫切问题。
合理利用能源可从使燃料充分燃烧，提高燃烧利用率入手，一是提供充足的空气；二是使燃料与空气有足够大的接触面积。
【过渡】对于化石能源的开发，人们又发现一种新的能源—可燃冰。请看视频。
【播放视频】《可燃冰——未来的新能源》
【问题】煤等化石燃料的燃烧，给人类提供能量的同时，也给人类生存的环境带来了污染，请同学们根据教材内容总结一下：化石燃料的燃烧对空气造成污染有哪些方面的原因？
【总结与交流】
化石燃料的燃烧对空气造成污染有如下方面的原因：
1．燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等；
2．燃料燃烧不充分，产生一氧化碳等；
3．未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。
【讲解】煤燃烧时排放出SO2、NO2等气体，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨。酸雨对建筑物、金属制品、土壤、森林等都有破坏作用。化石燃料燃烧时排放大量的CO2等污染物，会加剧“温室效应”，导致两极冰川融化，海平面上升等。
【讲解】另外，以汽油或柴油为燃料的多数是汽车，它们燃烧时会生成一些未完全燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物、烟尘和一氧化碳等，随汽车尾气直接排放到空气中会造成空气污染。
【学生活动】阅读教材，说一说采取哪些措施能减少这类污染呢？
【总结】
1．改进发动机的燃烧方式，使汽油能充分燃烧；
2．使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；
3．使用无铅汽油，禁止含铅物质排放；
4．加大检测尾气力度，禁止未达环保标准的汽车上路。
【过渡】还可以改善汽车的燃料使用和汽车的制造技术，如：制造新能源汽车；使用压缩天然气或液化石油气为燃料等。
【讲解】目前乙醇作为一种汽车燃料也在我国某些地区推广使用，乙醇俗称酒精，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏制得，属于可再生能源，而且污染少。
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
【问题】随着科学技术的发展，和人们对美好环境的追求，人们正在寻找各种无污染的清洁能源，太阳能、风能、核能、地热能、水能和生物质能等清洁能源的应用也越来越普遍。氢气则是一种最理想的清洁能源，你知道它有哪些优点吗？
【总结】氢气本身无毒、极易燃烧、放热量高、燃烧产物是水。
2H2+O22H2O
【讲解】目前制取氢气的成本还太高、贮存也困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。随着科技的发展，对氢能源的开发已取得了很大进展，氢气终将会成为主要能源之一。
氢气可以通过电解水制得，在实验室里常用锌和稀硫酸反应来制得，反应的化学方程式是：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
【课堂小结】
通过本节课的学习，我们知道：
1．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。
2．化石燃料包括煤、石油、天然气等，是重要的能源。
3．使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够的空气（或氧气）；二是燃料与空气要有足够大的接触面。
4．使用燃料对环境的影响。
5．能源的利用和开发。
【课堂练习】略
【板书设计】
燃料的合理利用与开发
一、化学反应中的能量变化
吸热反应：
放热反应：
二、三大化石燃料及其利用
1．煤和石油（都是混合物）
2．天然气（主要成分是甲烷）
甲烷——最简单的有机物。
物理性质：
化学性质：
3．合理利用与开发化石能源
三、使用燃料对环境的影响
四、能源的利用和开发
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