【轻松备课】人教版化学九年级上册第七单元课题2 燃料的合理利用与开发 教学详案

第七单元　燃料及其利用
课题2　燃料的合理利用与开发
设计说明 本课题分两部分，第一部分是化学反应中的能量变化和化石燃料的利用。本部分首先通过燃烧反应中产生热量，引出化学反应中的能量变化，从而认识到化学反应的重要作用，然后主要介绍化石燃料的利用。化石燃料是生活和生产中常用的燃料，煤、石油和天然气等对于学生来说也并不陌生。关于天然气，则是从认识其主要成分出发，通过实验，进一步认识燃料的燃烧和应用。 第二部分是使用燃料对环境的影响及能源的利用和开发。对于这一部分知识，学生通过第一部分的学习，在了解化石燃料对人类所起的重要作用的同时，让学生对化石燃料的使用年限进行估算，以认识要合理开发和节约使用资源的重要性。环境问题日益严重，特别是燃料燃烧对环境造成的污染，是不容忽视的问题。本课题结合化石燃料燃烧对环境的影响，说明使用清洁燃料和开发新能源以及保护环境的重要性。 教学目标 【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。 4.了解化石燃料对环境的影响，认识使用和开发清洁燃料及各种能源的重要性。 【过程与方法】 1.运用思考、讨论、实验的方法来获取信息。 2.运用模拟实验，认识酸雨的危害。 【情感、态度和价值观】 1.通过对化石燃料的形成、使用年限，以及化石燃料对人类所起的重要作用的了解，使学生认识到合理开发化石能源的重要性，培养节约利用资源的意识。 2.激发更强的求知欲，培养对化学、对科学的热爱。 重点难点 教学重点 1.了解化学反应中的能量变化。 2.了解化石燃料的形成过程和不可再生性及对人类所起的重要作用。 3.知道石油炼制的几种主要产品及用途。 4.了解化石燃料对环境的影响，认识使用和开发清洁燃料及各种能源的重要性。 教学难点 1.拓展性课题“煤和石油的综合利用”。 2.逐步培养学生对现有资料进行分析的能力，提高学生综合应用的能力。 教学方法 探究法：通过学生的探究实验，引导学生正确推理，概括出燃烧时的吸热、放热现象。 归纳法：经过对比分析，归纳出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及对环境的影响，认识使用和开发清洁燃料及各种能源的重要性。 教具、学具 1.计算机多媒体教学系统、CAI课件等。 2.仪器：冷而干燥的烧杯、试管、小烧杯、试管架、空的集气瓶、充满SO2的集气瓶、酒精灯、镊子等。 3.药品：水、生石灰、CH4气体，澄清石灰水、镁条、锌粒、稀硫酸、“模拟酸雨水”、植物叶子（或果皮）、大理石（或石灰石）等。 授课时数 2课时 第一课时　化学反应中的能量变化和化石燃料的利用 教学过程 导入新课 【创设情景】将一小块生石灰放入盛有水的烧杯中，引导学生仔细观察实验现象。 【教师提问】由这个实验，你们知道了什么？ 【学生回答】1.生石灰与水反应放出了热量。2.生石灰与水反应后产生了新的物质。3.我们在实验过程中要注意化学反应的能量变化，防止实验过程中发生意外。4.化学反应的能量变化通常表现为热量的变化。…… 【新课引入】在日常生活中，许多物质都能发生燃烧反应并产生能量（热量），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能量和燃料。 讲授新课 一、化学反应中的能量变化 【教师提问】生活经验告诉我们燃料燃烧时产生了热量，那么是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？ 【视频展示】教师播放视频《生石灰与水反应放出热量》。 插入视频【教学实验】生石灰与水反应放出热量。 【教师提问】这个实验说明了什么问题呢？ 【教师讲述】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、氧化钙和水以及镁和盐酸等的反应，我们称之为放热反应。有些反应则是吸收热量的，如碳与二氧化碳的反应。 【教师点拨】不是所有的放热或吸热的变化都是化学变化，有些是物理变化，如电灯通电后放热、发光等。 【教师提问】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？ 【归纳总结】1.生活上燃料的利用：做饭、取暖等； 2.利用燃料燃烧产生的热量：发电、发射火箭等； 3.爆炸产生的能量：开山炸石、拆除违规建筑等； 4.食物在体内发生缓慢氧化放出热量：维持体温和提供日常活动所需的能量。 二、化石燃料的利用 【教师点拨】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。煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料，它们都是不可再生能源。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。接下来，我们来具体学习煤和石油的综合利用。 【教师提问】化石燃料是怎么形成的？为什么说它们是不可再生能源？如何开采炼制？有哪些性质和用途？ 【教师点拨】化石燃料都是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。 1.煤和石油 【学生讨论】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吗？ 【归纳总结】1.煤是复杂的混合物；煤主要含碳元素，此外还含有H元素和少量的N、S、O等元素以及无机矿物质。 2.煤作为燃料的原理是利用碳元素和氧反应放出热量。 【教师提问】煤除了作为燃料外，还有哪些用途呢？ 【学生阅读】阅读教材第138页煤和石油。 【归纳总结】煤的综合利用是将煤隔绝空气加强热，使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等，它们也可进一步制成各种有用的产品。 【教师点拨】下面，我们再来学习石油的相关内容。 【学生讨论】1.石油是纯净物吗？它含有哪些元素？ 2.石油可直接用作燃料吗？ 3.石油和煤一样，给它加热后，同样能得到很多产品。石油产品中有哪些常用燃料？ 【归纳总结】1.石油也是一种混合物；石油中除了含C、H元素外，还含S、O、N等元素。 2.石油不能直接作为燃料，若把石油直接作为燃料，石油燃烧不充分，造成浪费，还会生成大量的黑烟和含S、N等元素的有害气体。 3.汽油、煤油、柴油、石蜡等都是常用的燃料。 石油已经在人类生活中发挥了巨大作用，它已深入人们日常生活中的各个方面。 【教师展示】教师展示图片。 　　 石油综合利用的产品之一——合成橡胶　　石油综合利用的产品之一——农药 　　 石油综合利用的产品之一——洗涤剂　　石油综合利用的产品之一——塑料 【教师讲述】1.煤的干馏生成了新物质，属于化学变化。石油的蒸馏没有生成新物质，属于物理变化。 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。 2.天然气 【教师点拨】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。 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。 甲烷有多种俗称：天然气、坑气、瓦斯、沼气等。同学们，我们家里用的天然气就是甲烷，接下来我们来了解一下甲烷的性质。 【演示实验】（1）观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷，在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。过一会儿，观察烧杯壁上的现象。 （2）迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡，观察现象。 实验现象化学方程式（1）燃烧时产生蓝色的火焰，烧杯内壁有水雾生成CH4+2O22H2O+CO2（2）澄清的石灰水变浑浊Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
【教师点拨】甲烷具有可燃性，点燃甲烷前，要先检验甲烷的纯度。 【归纳总结】甲烷是无色无味的气体，燃烧时生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。 【教师提问】煤矿的矿坑里经常有甲烷逸出，由此，同学们想到了什么呢？ 你们知道还有哪些地方存在甲烷气体吗？ 【教师点拨】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中使用的燃料问题。 3.合理利用与开发化石能源 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？ 【学生讨论】根据表格所示，估算大约多少年后我国的石油、天然气和煤将被耗尽？并谈谈你对化石燃料的使用与开发的看法。 2009年我国化石能源基础储量和年产量 基础储量年产量石油28.33亿吨1.89亿吨天然气32 124亿立方米851.7亿立方米煤3 261亿吨30.5亿吨
【归纳总结】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、节约使用化石燃料，另一方面还要研究和开发新能源。 【教师点拨】就在人们担心化石燃料将被耗尽时，科学家发现海底蕴藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰，其主要成分为甲烷水合物。 【教师展示】可燃冰图片。 【教师讲述】可燃冰的优点是能量高、燃烧值大、储量大，它目前还不能被利用的原因是开采技术上的问题没有得到解决。 课堂小结 我们认识了当今世界的三大化石燃料，通过实验操作，亲身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，切身体验了节能的重要性。 当堂达标 1.下列叙述中正确的是（　　） A.化学反应过程中都会发生放热现象 B.在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量 C.化学反应伴随着能量变化 D.人类利用的能量都是通过化学反应获得的 答案：C 2.下列关于化石燃料及其产品的叙述中，正确的是（　　） A.天然气是可再生能源 B.通常将石油直接用作燃料来使用 C.煤气和液化石油气的组成相同 D.汽油既是燃料，又是良好的溶剂 答案：D 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（　　） 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，增加空气供给量 D.给锅炉外壳装隔热层，减少热量散失 答案：D 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（　　） A.石油是一种化工产品 B.将石油分馏可得到多种产品 C.将煤隔绝空气加强热可制得焦炭 D.煤、石油、天然气是不可再生能源 答案：A 5.汽车能源结构在不断优化。
（1）汽车燃料中的汽油和柴油是由石油炼制而得的，石油、天然气和 都属于化石燃料。
（2）一种氢燃料电池汽车利用氢气和氧气在铂（Pt）的催化作用下发生反应，将化学能转化为电能驱动汽车。写出该反应的化学方程式 。 答案：（1）煤　（2）2H2+O22H2O。 板书设计 第七单元　燃料及其利用 课题2　燃料的合理利用与开发 第一课时　化学反应中的能量变化和化石燃料的利用 一、化学反应中的能量变化 放热反应和吸热反应 二、化石燃料的利用 1.煤和石油 （1）煤 ①组成元素 ②煤的综合利用 （2）石油 ①组成元素 ②石油的综合利用 2.天然气 （1）主要成分 （2）甲烷的性质 ①物理性质：甲烷是无色无味气体，极难溶于水，密度比空气小。 ②化学性质：可燃性 3.合理利用与开发化石能源 第二课时　使用燃料对环境的影响及能源的利用 和开发 教学过程 回顾思考 1.三大化石燃料分别为煤、石油、 。 答案：天然气 2.煤的形成：煤、石油和天然气是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，都属于 能源。 答案：不可再生 3.将煤隔绝空气加强热，使煤分解成焦炭、煤焦油、煤气等，属于 变化；石油经过分馏可得到溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等，属于 　 变化。 答案：化学 物理 4.天然气的主要成分是 ，天然气点燃前需要 ，天然气燃烧生成二氧化碳和水，其燃烧的化学方程式： 。 答案：甲烷　验纯　CH4+2O2CO2+2H2O 导入新课 【课件展示】以图片的对比，创设情境第一组：教材第140页图7-30。第二组：教材第142页图7-34、教材第143页图7-35、图7-36。 【教师提问】这样的两组画面给同学们传递了什么信息呢 【学生回答】第一组画面显示的是化石燃料在人类生活中的用途；第二组画面显示了燃料在燃烧提供能量的同时，却给环境造成了不良的影响，腐蚀岩石，污染空气。 燃料的使用，给人们的生活带来了很多方便，但是燃料的使用正如一把双刃剑，在带给人类方便的同时，也给环境造成了不良的影响。今天就来学习使用燃料对环境的影响。 讲授新课 三、使用燃料对环境的影响 【教师提问】三大化石燃料是什么？煤中含有哪些元素？煤燃烧后会生成什么物质？ 【学生回答】煤、石油、天然气是三大化石燃料。煤中主要含碳元素，此外还含有H元素和少量的S、N、O等元素。煤燃烧会产生的空气污染物主要有CO2、CO、SO2、NO2、烟尘等。 【教师提问】我们知道煤燃烧产生的SO2、NO2气体污染物溶于雨水，会形成酸雨，那么酸雨对我们的生活环境有什么影响呢？ 【实验探究】教师引导学生分组完成酸雨危害的模拟实验。 向一个空集气瓶和一个充满SO2的集气瓶中各加入少量水。分别将表中所列物质放入上述两个集气瓶中，观察现象。 加入物质现象水　　　　SO2加水（1）植物叶子（或果皮）（2）镁条（或锌粒）（3）大理石（或石灰石）
【实验现象】（1）植物叶片（或果皮）都变色。 （2）有气泡冒出，镁条（或锌粒）逐渐变小。 （3）有气泡冒出。 【学生讨论】比较上述实验，试说明酸雨对环境和人类等造成了哪些危害 【学生回答】（1）酸雨引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动、植物的生长。 （2）它能破坏土壤、植被、森林。 （3）酸雨对金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料都有腐蚀性。 （4）酸雨渗入地下，可能会引起地下水酸化。 （5）对人体的健康有直接的危害，硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部组织，引起肺水肿等疾病而致人死亡。 …… 【学生讨论】我们生活的家园——地球，她在流泪，她在滴血，她的儿女们不能坐以待毙。那我们应该采取怎样的措施来保护她呢 【学生回答】 （1）减少人为排放的污染物。 （2）减少煤中的含硫量，对煤炭中的硫资源进行合理的开发和利用。 （3）改进设备，使燃料充分燃烧；增加催化净化装置，使有害气体转化成无害气体。 （4）使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。 （5）开发新能源。 …… 【学生讨论】请同学们再看一组城市的图片，在市区内几乎不使用煤作燃料，可我们的生活环境为什么也会如此恶劣？这是由什么引起的？ 【学生回答】城市的空气污染主要是由汽车尾气造成的。汽油和柴油作为多数汽车的燃料，它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物，严重威胁着我们的健康。 【教师提问】我们如何才能减少汽车尾气对空气的污染呢？ 【学生回答】减少汽车尾气的污染主要是从燃料的使用和汽车制造技术方面采取措施：（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）在管理上，加大检测尾气的力度，禁止未达到环保标准的汽车上路；（5）改用天然气、液化石油气、乙醇汽油作为汽车燃料。 【教师提问】什么是乙醇汽油？它和汽油相比有哪些优点？阅读教材第144页《化学·技术·社会》：车用乙醇汽油。 【学生回答】车用乙醇汽油：是由变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而成的，其优点是（1）节省石油资源；（2）在一定程度上减少汽车尾气的污染；（3）促进农业生产。 【教师讲述】乙醇是一种清洁能源。乙醇俗称酒精，它是无色透明，具有特殊气味的液体。乙醇易挥发，能与水以任意比互溶，而且还是一种优良的有机溶剂。乙醇的成分里含有碳、氢、氧三种元素，它的化学式是C2H5OH。乙醇以高粱、玉米和薯类等为原料，经过发酵、蒸馏制得，是可再生能源。 【教师提问】根据乙醇的化学式，推断乙醇与氧气发生反应的生成物是什么 请写出乙醇燃烧的化学方程式。 【学生回答】二氧化碳和水。 【教师提问】在街上吃火锅时，有的火锅下面燃烧的是一种外观类似于冰的一种物质，它真的是冰吗 【学生回答】不是，这种类似于冰的物质其实是一种固体酒精。 【教师点拨】从这个实例中我们可以看出乙醇同样有着三态变化。由于乙醇燃烧时能放出大量的热，所以它被用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。 【归纳总结】化石燃料燃烧对空气造成污染的主要原因：（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。 【教师讲述】减少化石燃料燃烧对环境污染的常用方法：（1）在工厂安装高效除尘器；（2）排烟脱硫，将工厂废气中的二氧化硫回收；（3）排烟脱氮，如在汽车尾气排气处安装净化装置，以降低废气中有害气体的含量；（4）改进燃烧方法，使燃料充分燃烧以控制氮的氧化物和碳氢化合物的生成；（5）改变燃料结构，使用天然气等“清洁能源”。 【教师点拨】煤和石油虽然是重要的化工原料，由于它们燃烧时对空气造成污染，所以人类把眼光放在了使用和开发清洁的燃料上。 四、能源的利用和开发 1.氢气 【教师提问】你对氢气作为一种清洁燃料的认识有哪些？氢能源有哪些优点？目前未广泛使用的原因有哪些？ 【学生回答】无色无味的气体，难溶于水，本身无毒，是最轻的气体，极易燃烧，是最清洁的燃料。氢能源的三大优点：（1）来源广泛；（2）燃烧时热值高；（3）产物是水，不污染环境。广泛使用面临的困难：制取成本高和贮存运输困难。目前，对氢能源的开发已取得了很大进展，随着科技的发展，氢气终将会成为主要能源之一。 【教师提问】实验室制取氢气的原理和装置是什么？ 【学生回答】1.制取原理： Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ 2.反应装置：此反应的装置属于固-液不加热型，且H2是一种难溶于水且密度比空气小的气体，可用排水法或向下排空气法收集。（如教材第145页图7-40）。 【教师点拨】也可设计如下制取装置，如下图所示。此装置的优点：使反应随时发生，随时停止。 【学生讨论】组织学生交流讨论教材第145页讨论题。 2.新能源 【教师提问】现代社会对能量的需求量越来越大，化学反应提供的能量已不能满足人类的需求。我国各地区及世界各国也都在利用和开发新的能源。你知道有哪些能源是可被人类利用的吗？ 【学生回答】正在利用和开发的新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。 【教师讲述】这些能源的利用，不但可以部分解决化石燃料面临耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。希望同学们将来长大了，能将自己所学知识应用到开发和利用更理想、更实用的清洁能源方面，为人类生活质量的进一步提高作出自己的贡献。 课堂小结 通过这节课的学习，我们知道，在人类利用燃料的同时，也给人类所赖以生存的环境——地球，带来了极大的危害。作为生活在地球人类中的一员，我们应该团结起来保护我们的家园，努力学习，投身于现代化建设中。 当堂达标 1.发展绿色能源是大趋势，下列最理想的清洁能源是（　　） A.煤 B.乙醇石油 C.天然气 D.氢气 答案：D 2.能源与我们的生活紧密相关，下列说法正确的是（　　） A.煤炭是一种清洁能源，也是一种可再生能源 B.厨房的油锅着火，可以立即用水浇灭 C.空气中混有可燃性气体遇明火一定会发生爆炸 D.使用乙醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染 答案：D 3.关于某再生能源的描述如下：储量巨大，取之不竭，对大气无害，几乎无污染，雨季和冬季不利于该能源的使用。下列各项中最符合上述特征的能源是（　　） A.太阳能 B.风能 C.水能 D.潮汐能 答案：A 4.下列有关资源、能源叙述正确的是（　　） A.在生活和生产中，人们经常利用的能源是化石能源 B.可燃冰是甲烷水合物，外观像冰，具有能量高，燃烧值大等优点 C.空气中氮气的体积分数约为21% D.石油分解后可得到汽油、煤油、柴油等一系列产品，属于物理变化 答案：A 5.“可燃冰”是在海底的高压、低温条件下形成的，外观像冰。下列叙述不正确的是（　　） A.“可燃冰“储藏的可燃成分是甲烷 B.“可燃冰”可能成为人类未来的重要能源 C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证 D.“可燃冰”中的可燃气体若大量泄漏于大气中，会加剧温室效应 答案：C 6.科学家提出了理想的获得氢能源的循环体系（如图），根据该循环体系说法错误的是（　　） A.该循环是一种环保绿色的、反应中没有污染物生成的体系 B.该循环体系通过化学反应可实现太阳能转化为电能 C.在此循环中只有化合反应发生，因此是环保的 D.在此循环中氢气与氧气是中间产物
答案：C 板书设计 第七单元　燃料及其利用 课题2　燃料的合理利用与开发 第二课时　使用燃料对环境的影响及能源的利用和开发 三、使用燃料对环境的影响 1.煤的燃烧：煤燃烧产生的空气污染物主要有SO2、NO2、CO、烟尘等。其中SO2和NO2溶于雨水会形成酸雨。 2.汽车用的燃料燃烧对空气的影响：汽车使用的燃料主要是汽油或柴油。它们燃烧产生的尾气中主要污染物有CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。 四、能源的利用和开发 1.乙醇：（化学式：C2H5OH）俗称酒精。 化学性质：易燃烧 2.氢气：最清洁的燃料。氢能源的三大优点：（1）来源广泛；（2）燃烧时热值高；（3）产物是水，不污染环境。 广泛使用面临的困难：制取成本高和贮存运输困难。 制取原理： 3.新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。 教学反思