【沪教版】化学九年级下册第9章第1节 能源的综合利用 教学详案
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| 名称 | 【沪教版】化学九年级下册第9章第1节 能源的综合利用 教学详案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 621.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 沪教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-05 17:25:24 | ||
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第9章 化学与社会发展
第1节 能源的综合利用
设计说明 本课题分为两部分。第一部分为能源及能源种类、化石燃料的利用。对于这一部分内容，教学中可以“讨论当前使用的能源主要有哪些？”为题，创设问题情境，通过完成教材第91页“交流与讨论”，对能源进行简单分类。通过完成思考题：1.什么是化石燃料 化石燃料中含有哪些元素 2.化石燃料燃烧后的产物是什么？使用化石燃料存在哪些问题？然后师生共同讨论得出：使用化石燃料的利与弊。进一步理解出现能源危机的主要原因。 第二部分为太阳能、氢能、化学电池。对于这一部分内容可以从预设问题开始。思考：如何解决当前的能源危机 从而引出1.开发新能源，介绍太阳能、氢能，讨论使用太阳能和氢能的优缺点；2.节约能源，介绍生活中的节能产品，讨论节能的基本措施；3.提高能源利用率，如对化石燃料进行综合利用（煤干馏或石油分馏），实施能量转化（化学电池）等。 为了增强学生对能源知识的直观感受，教学中可以多利用图片、视频等丰富的材料展现化石燃料的形成、石油分馏、太阳能的利用途径、氢能的利用等知识，让学生能真切体会到能源在实际生活中的重要性。在学习“化学电池”时，除了利用教材上的实验外，还可以补充“水果电池”等趣味实验，以增进学生对化学能直接转化成电能的理解。 教学目标 【知识与技能】 1.知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响，认识化石燃料综合利用的重要意义。 2.知道几种常见的能源，能对能源进行简单分类，了解太阳能、氢能的优越性。 3.知道几种常见的电池，认识电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。 4.认识开发新能源、节约能源、提高能源利用率等措施在解决能源危机方面的重要性。 【过程与方法】 1.能够了解社会的发展与能源利用的关系。 2.能够熟悉并理解实验室制取氢气的原理。 【情感、态度与价值观】 引导学生注意联系周围事物，培养自己的观察、对比和实验探究能力。 重点难点 教学重点 1.知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响。 2.知道常见的能源及简单分类，了解太阳能、氢能的优越性及使用中存在的问题。 3.了解利用化学方法解决能源危机的一些方法。 教学难点 1.认识化石燃料综合利用的重要意义。 2.认识电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。 教学方法 1.观察法：通过学生的自我探究，引导学生了解常见的化石能源。 2.探究法：通过学生的探究实验，引导学生理解化学电池中能量的转化。 教具、学具 1.计算机多媒体教学系统、CAI课件等。 2.仪器：砂纸、导线、电流计、烧杯等。 3.药品：铜片、锌片、石油样品等。 授课时数 2课时 第1课时 教学过程 导入新课 能源是指能为人类提供所需能量的资源，如果失去了能源，世界将一片漆黑，万物将走向死亡。因此，能源是这个世界不可缺少的资源。 【教师展示】展示各种能源利用的图片。 【教师板书】一、能源 【教师提问】请同学列举出身边还经常接触到或了解的能源哪些？ 【学生讨论】煤、石油、天然气、电能、太阳能、风能、核能、潮汐能、地热能、生物能等。 【教师提问】你们会对能源进行分类吗？ 【交流与讨论】教材中的图9-1展示了几种类型的能源，请根据下面的提示交流讨论，并在相应的空格中填写你所熟悉的能源。 1.从能源利用的角度看，可以把能源分为多年来大规模使用的能源，又称常规能源（如煤、_________）和近些年才逐渐开始使用的新能源（如核能、_________）。 2.从能源是否可以循环再生的角度看，可将能源分为可再生能源（如太阳能、_________）和不可再生能源（如煤、_________）。 答案：教材第91页交流与讨论 1.石油（或天然气等） 太阳能（或地热能、风能等）（各空答案合理即可） 2.风能 石油（或天然气等）（各空答案合理即可） 【教师板书】1.能源的分类 【教师讲解】讲解能源的两种分类方法。 （1）从能源是否可以循环再生的角度看，可将能源分为可再生能源和不可再生能源。 ①可再生能源：可再生的、持续利用的能源称为可再生能源，如风能、太阳能等。 ②不可再生能源：经过亿万年所形成的、短期内无法恢复的能源，称为不可再生能源，如化石燃料等。 （2）从能源利用的角度看，可以把能源分为常规能源和新能源。 ①常规能源：指已能大规模生产和广泛利用的一次能源，又称传统能源，如煤、石油、天然气、水能等。 ②新能源：刚开始开发利用或在积极研究、有待推广的能源都是新能源，如风能、太阳能、地热能、核能等。 【教师提问】在人类社会发展的不同时期，人们研究利用的能源种类各异。目前，人类生产、生活的主要能源是什么？ 【学生回答】煤、石油、天然气 【教师提问】同学们知道煤、石油、天然气是如何形成的吗？介绍煤、石油、天然气的形成及其成分。这些燃料同化石一样都是经历了漫长的时代和复杂的变化才形成的，所以叫做化石燃料。由于它们形成所需的时间对于我们人的一生来说是无法重演的，所以它们都是不可再生的能源。 【教师板书】2.化石燃料种类 【多媒体展示】煤：在工业上利用广泛，被称为“工业的粮食”，我国是世界上用煤最早的国家，早在六七千年前的新石器时代，就开始用煤作燃料。 石油：在工业上利用也是十分广泛，被称为“工业的血液”，我国是开采石油最早的国家，北宋大科学家沈括在《梦溪笔谈》中对石油有记载；石油这个中文名称就是沈括第一次命名的。 【教师展示】展示石油样品。 天然气：主要成分是甲烷，明朝宋应星著的《天工开物》一书，介绍了我国古代利用天然气制井盐。常见的沼气、煤矿瓦斯气体主要成分也是甲烷。 【教师提问】1.请一位同学上来板演甲烷燃烧的化学方程式，其余的同学自己写在书上。 2.作为能源主体的化石燃料在使用时有哪些缺点呢？ 【学生讨论】1.不可再生 2.对大气产生污染 3.能量转化率低 【教师展示】展示环境污染图片 【教师板书】二、化石燃料 环境污染（温室效应、大气污染、热污染） 【教师提问】化石燃料的燃烧给空气带来污染，我们应该如何减少这种污染呢？ 【学生总结】减少化石燃料的燃烧；使燃料完全燃烧；植树造林；燃料脱硫；开发新能源。 【教师讲述】随着经济社会的快速发展，能源的消耗量也在大幅增加，据测算像煤、石油、天然气这些能源将在未来的若干年耗尽，人类必将面临能源危机。那我们该怎样做才能解决能源危机呢？同学们，学习和研究化学，有助于解决能源危机。 【学生讨论】1.寻找替代能源 2.延长现有能源的使用时间 【教师板书】解决能源危机的一般思路 （1）开发新能源 （开源） （2）使用节能产品 （节流） （3）提高转化效率 （增效） 【教师提问】由上述讨论可见，其中最简单直接的方法是研制使用节能产品。在我国节能产品上都会标注中国节能标志。你是否注意过这个图案呢？这图案又有哪些含义呢？ 【教师总结】“energy”（能源）的第一个字母“e”构成一个圆形图案，中间包含了一个变形的汉字“节”，寓意为节能。缺口的外圆又构成“CHINA”的第一字母“C”，“节”的上半部简化成一段古长城的形状，与下半部一起构成一个峰火台的图案，象征着中国。“节”的下半部又是“能”的汉语拼音第一个字母“n”。整个图案中包含了中英文，以利于国际接轨。 【教师提问】除了使用节能产品外，你在日常生活中该如何节能？ 【学生总结】人走灯灭，不开无人灯。 【教师点拨】播放节能视频，节能就要从“小事”做起。 【教师总结】若将煤、石油直接点燃，往往造成不完全燃烧等，使燃料造成极大的浪费。因此，应对化石燃料进行合理的开采和综合利用，使化石燃料最大限度地体现其价值。 【教师讲述】煤的综合利用是通过煤的干馏（炼焦）：将煤隔绝空气加强热可以分解得到焦炭、煤焦油和焦炉煤气。属于化学变化。经过干馏，转化为更优质的燃料及化工原料，能够极大地提高能源的利用率。 【教师板书】2.综合利用 （1）煤的综合利用：煤的干馏（炼焦）——化学变化 【教师讲述】煤干馏产品的用途：染料、合成材料、消毒剂、钢铁工业等。 【教师展示】展示煤的干馏产品 【教师讲述】石油的综合利用是通过分馏：即加热石油后按石油中各组分的沸点不同而进行分离，形成石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等产品。这个分馏过程类似工业制氧气，属于物理变化。 【教师板书】（2）石油的分馏——物理变化 【教师讲述】石油分馏出来的成分，经过再加工，可以制造出合成纤维、橡胶、塑料、化肥、农药、洗涤剂、医药等。石油分馏只是对石油加工的一种方法，石油加工的方法还有很多，石油加工的程度越精细，应用也越广泛，产品的总价值就越高。 【教师展示】展示分馏产品 【教师讲述】据推算地球上的煤不过再用几百年，石油和天然气不过再用几十年，因此，科学家还在积极开发新能源。生活中，我们还经常使用乙醇（用粮食发酵）作为燃料。科学家还在积极研究可燃冰的开采。 课堂小结 ［提问］通过今天的学习，你有哪些收获？ ［小结］通过本节课的学习，谈谈你对化石燃料及其能源问题有哪些新的认识。 当堂达标 1.日益严峻的能源危机促进了可再生能源的研究。下列属于可再生能源的是（ ） A.太阳能 B.煤 C.石油 D.天然气 答案：A 2.下列关于石油的说法正确的是（ ） A.石油的蕴藏量是无限的 B.石油是“清洁燃料” C.石油主要由多种有机物组成 D.石油除了作燃料，不能再开发利用了 答案：C 3.下列物质中，属于石油加工产品的是（ ） A.焦炭 B.柴油 C.煤焦油 D.天然气 答案：B 4.下列说法正确的是（ ） A.石油是一种混合物 B.可燃冰是可再生能源 C.煤燃烧时只生成二氧化碳 D.“西气东输”的“气”是指氢气 答案：A 5.能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。 （1）下列说法中正确的是 （填字母）。 A.煤、石油和天然气都属于可再生能源 B.从环境保护角度考虑，最理想的燃料是汽油 C.可燃冰将成为未来新能源，其中主要含有甲烷水合物 （2）煤燃烧时排放出的二氧化硫等污染物，有可能会导致降雨的酸性增强。我们把pH （填“>”“=”或“<”）5.6的降雨称为酸雨。某电厂为防止环境污染，用石灰浆来吸收二氧化硫，其反应的化学方程式为2CaCO3+2SO2 +O22CaSO4+2X，则X的化学式为 。 （3）研究发现，二氧化碳和氢气在催化剂作用下转化为甲醇（CH3OH）和水。该反应的化学方程式为 。 （4）将一定质量的甲醇与4.4 g氧气混合于密闭容器内，在一定条件下，发生反应：8CH3OH+xO2mCO2+nCO+16H2O。当反应物完全耗尽且全部转化为生成物时，有3.6 g水生成，同时生成二氧化碳的质量是多少？（写出具体过程） 答案：（1）C （2）< CO2 （3）CO2+3H2CH3OH+H2O （4）解：生成物中有3.6 g水，则水中氢元素的质量为3.6 g×（×100%）=0.4 g，依据质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，参加反应的甲醇中氢元素的质量为0.4 g，则甲醇的质量为=3.2 g；依据甲醇和氧气的质量比，计算化学方程式中x的数值，即 8CH3OH+xO2mCO2+nCO+16H2O 256 32x 3.2 g 4.4 g = x=11 再根据反应前后原子的种类和数目不变可得m+n=8，2m+n+16=8+22，解得m=6，n=2。 设生成二氧化碳的质量为y。 8CH3OH+11O26CO2+2CO+16H2O 264 288 y 3.6 g = y=3.3 g 答：生成二氧化碳的质量为3.3 g。 6.化学使人类能够物尽其用，下面是石油综合利用的示意图。 （1）将石油加热炼制，利用石油中各成分的 不同，将它们分离可得到不同产品。 （2）城镇家庭经常用罐装液化石油气做燃料，烹调食物时观察到燃气灶的火焰呈现黄色，锅底出现黑色，需要将灶具的进风口调大，目的是 。烹调结束，关闭燃气灶阀门利用的灭火原理是 。 （3）在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可适当节省石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。写出乙醇充分燃烧的化学方程式 。 答案：（1）沸点 （2）提供充足的空气，使燃料充分燃烧 清除可燃物 （3）C2H5OH+3O22CO2+3H2O 板书设计 第9章 化学与社会发展 第1节 能源的综合利用 第1课时 一、能源 1.能源的分类 2.化石燃料种类 二、化石燃料 1.解决能源危机的一般思路 （1）开发新能源 （开源） （2）使用节能产品 （节流） （3）提高转化效率 （增效） 2.综合利用 （1）煤的综合利用：煤的干馏（炼焦）——化学变化 （2）石油的分馏——物理变化 第2课时 教学过程 导入新课 在人类社会发展的不同时期，由于科学发展水平的不同，人们研究利用的能源种类各异，目前，人类生产、生活的主要能源是什么？它有什么优缺点？ 【学生讨论】讨论回答（目前，人类生产、生活的主要能源是化石燃料，优点：资源丰富。缺点：1.不可再生；2.能量转化率低；3.对大气产生污染。） 【教师提问】如何解决这些问题呢？ 【学生讨论】交流讨论（①研制、使用节能产品；②利用新能源；③提高能量的转化率。） 【教师讲述】由此可见，其中最简单直接的方法是研制、使用节能产品，开发使用各种新型能源。 讲授新课 【教师导引】 目前，化石燃料是我们生产、生活的主要能源。随着全球能源使用量的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭，这不仅要求我们尽可能减少能源的消耗、增加能源的利用率，更迫切要求我们开发利用太阳能、氢能和核能等。 【教师板书】二、太阳能 【教师导引】目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳能。太阳是个巨大的能源库，不断地向外辐射能量，太阳能是清洁能源。 【教师提问】太阳能是如何转化利用的？ 【学生讨论】学生阅读教材第94页图9-7，讨论回答。 【师生总结】 1.太阳能的转化 （1）太阳能以光波的形式传送到地面，绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间接利用了太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收的太阳能。 （2）被吸收的太阳能通过各种形式的化学反应转化为化学能，物质中的化学能又可以通过各种形式的化学反应转化为热能、光能或电能而释放出来。 【教师提问】太阳能是如何有效利用的？ 【交流与讨论】 尽管太阳辐射到地球大气的能量仅为其总辐射能量的 22 亿分之一，但已高达 1.73×1017 J·s-1，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于燃烧 500 万吨优质煤释放的能量。因而太阳能的开发和利用引起科学家们的广泛关注。请你提出可能的太阳能利用途径，并与同学讨论交流。 【师生总结】 2.太阳能的利用 （1）光合作用是大自然利用太阳能最成功的范例。有人估计，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能，相当于全球能源消耗量的10倍左右。 （2）直接利用太阳辐射能，主要有以下两种方式：①光—热转换，其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如温室、太阳能热水器等。②光—电转换，即把太阳能直接转换成电能。目前，太阳能的热利用是太阳能利用中技术最成熟的，它具有转换效率高、运行成本低等特点。 【教师提问】除了太阳能，生活中我们还经常使用的能源形式有哪些呢？ 【学生回答】电能 【教师讲述】我国目前在生产和日常生活中使用的电能，多数是通过燃烧化石燃料，将化石燃料中的化学能转化成电能。使用化石燃料来产生电能，存在着浪费自然资源、能源转化效率低和产生大气污染等问题。 电池是将化学能直接转化为电能的装置。在能量转换中，电池通过特定的化学反应，消耗某种化学物质而释放出电能，且能量转换效率较高。因此，电池是一种高效率的能量转换器。 【教师板书】三、化学电池 【观察与思考】教材第95～96页 参考答案 1.相同之处是都能把化学能转化为电能。 2.实验现象：实验中电流表的指针发生偏转，铜片上有红色固体附着，溶液颜色变浅或消失。 分析原因：锌活动性强，易失去电子。用导线连接锌片和铜片后，锌片上失去的电子沿导线运动到铜片上，电子定向移动，形成电流。溶液中的Cu2+在铜片上获得电子，形成铜原子，以铜粉形式附着在铜片上。 【演示实验】化学能转化为电能的实验 实验仪器：烧杯、铜片、锌片、导线若干、电流表、硫酸铜溶液 实验步骤：用砂纸擦去铜片、锌片表面的氧化膜，用导线将铜片与正极相连，锌片与负极相连，然后铜片、锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。 【学生讨论】描述现象：1.电流表的指针发生偏转。2.铜板比原来的变红了，锌板比原来的变黑了。（老师补充信息时间较长时，锌会减少，消失。） 【教师提问】通过实验你能得到什么信息？ 【学生讨论】化学能转化成电能。（解释：1.电流表发生偏转；2.锌减少。） 【教师提问】你能写出该反应的化学方程式吗？（溶液蓝色消失，有光亮的红色物质生成） 实验现象电流表的指针发生偏转，锌片表面变色，长时间后溶液颜色变浅化学方程式Zn+CuSO4Cu+ZnSO4电流表偏转原因烧杯中发生了化学变化，在这种条件下化学变化可以产生电流，将化学能转化为电能能量转化的形式化学能直接转化为电能使用化学电源的优点提高能量的转化效率，减少大气污染
【教师提问】我们把这种能将化学能直接转化成电能的装置称为化学电池。你知道的电池有哪些？在什么地方用到？ 【学生讨论】交流讨论 【教师讲述】化学电源优点：减少大气污染，提高能量转化率。缺点：废弃电池处理不好也会污染环境，主要是电池中的固体废弃物和重金属离子会污染环境，一节废的一号电池会使1 m2的耕地失去使用价值，Cd2+污染，可导致人体患骨痛病及肝、肾、肺的病变，重金属离子能通过食物链进入人体，方式如下：重金属离子→土壤或水体→生物体内→人体。使用电池时有什么好的建议和方法？ 【学生讨论】交流讨论（减少甚至消除废弃电池污染，应该采取的措施是：①集中回收处理废旧电池；②研制高效无污染的电池。） 【教师提问】随着化石燃料的日趋枯竭，还迫切需要人们开发新能源（投影：新能源）。其中氢能是一种极其理想的新能源。氢蕴藏于浩瀚的海洋之中。海洋的总体积约为13.7亿立方千米，若把其中的氢提炼出来，约有1.4×1017 吨，所产生的热量是地球上矿物燃料的9000倍。你知道氢能源有哪些优点吗？ 【学生总结】①燃烧产热量高；②产物是水，不污染环境；③可以水为原料制取，来源广泛。 【教师板书】四、氢能 【教师提问】氢是一种极为优越的新能源。这么好的能源，为何没有被普遍使用呢？ 【学生讨论】交流讨论（目前氢气的制备耗能巨大，廉价制氢气技术尚未成熟。氢气的安全储存、运输等问题没有得到完全解决。） 【教师提问】你认为有哪些可行的方法来解决这个问题？ 【学生】交流讨论（若有朝一日大力发展水电站、太阳能发电站和核电站，电力供应十分充裕时利用电解水；使太阳能聚焦，产生高温，使水分解生成氢气；研究高效催化剂，使水分解产生氢气；研究特殊化学物质，开发廉价能源分解水产生氢气。） 【教师总结】理想的氢能源循环体系是将太阳能（光能）转化为贮存在氢气中的氢能（化学能）。 【教师提问】请同学们回忆在实验室如何制取氢气？ 【学生讨论】思考回答 【教师总结】（1）原理：通过活泼金属与稀硫酸反应制取氢气（通常是用金属锌与稀硫酸反应） （2）反应方程式：Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ （3）反应装置：（固体+液体→气体） （4）实验步骤： A.按照实验要求，安装好实验仪器；B.检查仪器装置的气密性；C.装药品；D.收集气体：利用排水法或向下排空气法收集。 （5）氢气的验纯：氢气具有可燃性，加热、点燃之前要检验氢气的纯度。 课堂小结 ［提问］通过今天的学习，你有哪些收获？ ［小结］我们今天学习了太阳能、化学电池、氢能，为进一步完善化学知识打下了良好的基础。 当堂达标 1.下列能量转化是化学能转化成电能的是（ ） A.潮汐发电 B.电灯发光 C.用干电池做电源 D.用电动机带动水泵抽水 答案：C 2.燃料电池是将化学能转化为电能的装置，下列燃料电池最清洁的是（ ） A. O2—CH4燃料电池 B. O2—C2H5OH燃料电池 C. O2—H2燃料电池 D. O2—CO燃料电池 答案：C 3.制取氢气不需要的仪器是（ ） A.试管 B.酒精灯 C.导管 D.集气瓶 答案：B 4.氢气可以用作推进火箭燃料是因为（ ） A.氢气难溶于水 B.氢气没有颜色 C.氢气燃烧释放热量多 D.氢气没有气味 答案：C 5.关于用水制二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（ ） A.构成水的氢和氧都是可燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源 B.设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生氢气 C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量 D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气 答案：A 6.农作物收割后留下大量秸秆，下列有关秸秆的处理方法不合理的是（ ） A.做饲料 B.制沼气 C.造纸 D.就地焚烧 答案：D 7.实验室制取氢气时，下列说法中不正确的是（ ） A.待水槽中导管刚有气泡放出时，就用排水法收集 B.如果用到长颈漏斗，则长颈漏斗的下端要伸入液面以下 C.可用向下排空气法收集 D.盛氢气的集气瓶应该盖好倒放在桌子上 答案：A 8.实验室制取氢气的步骤，正确的顺序是（ ） ①检查装置的气密性 ②加入稀硫酸 ③加入锌粒 ④收集氢气 A.①②③④ B.④③①② C.①③②④ D.②①④③ 答案：C 板书设计 第9章 化学与社会发展 第1节 能源的综合利用 第2课时 二、太阳能 三、化学电池 四、氢能 教学反思
第1节 能源的综合利用
设计说明 本课题分为两部分。第一部分为能源及能源种类、化石燃料的利用。对于这一部分内容，教学中可以“讨论当前使用的能源主要有哪些？”为题，创设问题情境，通过完成教材第91页“交流与讨论”，对能源进行简单分类。通过完成思考题：1.什么是化石燃料 化石燃料中含有哪些元素 2.化石燃料燃烧后的产物是什么？使用化石燃料存在哪些问题？然后师生共同讨论得出：使用化石燃料的利与弊。进一步理解出现能源危机的主要原因。 第二部分为太阳能、氢能、化学电池。对于这一部分内容可以从预设问题开始。思考：如何解决当前的能源危机 从而引出1.开发新能源，介绍太阳能、氢能，讨论使用太阳能和氢能的优缺点；2.节约能源，介绍生活中的节能产品，讨论节能的基本措施；3.提高能源利用率，如对化石燃料进行综合利用（煤干馏或石油分馏），实施能量转化（化学电池）等。 为了增强学生对能源知识的直观感受，教学中可以多利用图片、视频等丰富的材料展现化石燃料的形成、石油分馏、太阳能的利用途径、氢能的利用等知识，让学生能真切体会到能源在实际生活中的重要性。在学习“化学电池”时，除了利用教材上的实验外，还可以补充“水果电池”等趣味实验，以增进学生对化学能直接转化成电能的理解。 教学目标 【知识与技能】 1.知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响，认识化石燃料综合利用的重要意义。 2.知道几种常见的能源，能对能源进行简单分类，了解太阳能、氢能的优越性。 3.知道几种常见的电池，认识电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。 4.认识开发新能源、节约能源、提高能源利用率等措施在解决能源危机方面的重要性。 【过程与方法】 1.能够了解社会的发展与能源利用的关系。 2.能够熟悉并理解实验室制取氢气的原理。 【情感、态度与价值观】 引导学生注意联系周围事物，培养自己的观察、对比和实验探究能力。 重点难点 教学重点 1.知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响。 2.知道常见的能源及简单分类，了解太阳能、氢能的优越性及使用中存在的问题。 3.了解利用化学方法解决能源危机的一些方法。 教学难点 1.认识化石燃料综合利用的重要意义。 2.认识电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。 教学方法 1.观察法：通过学生的自我探究，引导学生了解常见的化石能源。 2.探究法：通过学生的探究实验，引导学生理解化学电池中能量的转化。 教具、学具 1.计算机多媒体教学系统、CAI课件等。 2.仪器：砂纸、导线、电流计、烧杯等。 3.药品：铜片、锌片、石油样品等。 授课时数 2课时 第1课时 教学过程 导入新课 能源是指能为人类提供所需能量的资源，如果失去了能源，世界将一片漆黑，万物将走向死亡。因此，能源是这个世界不可缺少的资源。 【教师展示】展示各种能源利用的图片。 【教师板书】一、能源 【教师提问】请同学列举出身边还经常接触到或了解的能源哪些？ 【学生讨论】煤、石油、天然气、电能、太阳能、风能、核能、潮汐能、地热能、生物能等。 【教师提问】你们会对能源进行分类吗？ 【交流与讨论】教材中的图9-1展示了几种类型的能源，请根据下面的提示交流讨论，并在相应的空格中填写你所熟悉的能源。 1.从能源利用的角度看，可以把能源分为多年来大规模使用的能源，又称常规能源（如煤、_________）和近些年才逐渐开始使用的新能源（如核能、_________）。 2.从能源是否可以循环再生的角度看，可将能源分为可再生能源（如太阳能、_________）和不可再生能源（如煤、_________）。 答案：教材第91页交流与讨论 1.石油（或天然气等） 太阳能（或地热能、风能等）（各空答案合理即可） 2.风能 石油（或天然气等）（各空答案合理即可） 【教师板书】1.能源的分类 【教师讲解】讲解能源的两种分类方法。 （1）从能源是否可以循环再生的角度看，可将能源分为可再生能源和不可再生能源。 ①可再生能源：可再生的、持续利用的能源称为可再生能源，如风能、太阳能等。 ②不可再生能源：经过亿万年所形成的、短期内无法恢复的能源，称为不可再生能源，如化石燃料等。 （2）从能源利用的角度看，可以把能源分为常规能源和新能源。 ①常规能源：指已能大规模生产和广泛利用的一次能源，又称传统能源，如煤、石油、天然气、水能等。 ②新能源：刚开始开发利用或在积极研究、有待推广的能源都是新能源，如风能、太阳能、地热能、核能等。 【教师提问】在人类社会发展的不同时期，人们研究利用的能源种类各异。目前，人类生产、生活的主要能源是什么？ 【学生回答】煤、石油、天然气 【教师提问】同学们知道煤、石油、天然气是如何形成的吗？介绍煤、石油、天然气的形成及其成分。这些燃料同化石一样都是经历了漫长的时代和复杂的变化才形成的，所以叫做化石燃料。由于它们形成所需的时间对于我们人的一生来说是无法重演的，所以它们都是不可再生的能源。 【教师板书】2.化石燃料种类 【多媒体展示】煤：在工业上利用广泛，被称为“工业的粮食”，我国是世界上用煤最早的国家，早在六七千年前的新石器时代，就开始用煤作燃料。 石油：在工业上利用也是十分广泛，被称为“工业的血液”，我国是开采石油最早的国家，北宋大科学家沈括在《梦溪笔谈》中对石油有记载；石油这个中文名称就是沈括第一次命名的。 【教师展示】展示石油样品。 天然气：主要成分是甲烷，明朝宋应星著的《天工开物》一书，介绍了我国古代利用天然气制井盐。常见的沼气、煤矿瓦斯气体主要成分也是甲烷。 【教师提问】1.请一位同学上来板演甲烷燃烧的化学方程式，其余的同学自己写在书上。 2.作为能源主体的化石燃料在使用时有哪些缺点呢？ 【学生讨论】1.不可再生 2.对大气产生污染 3.能量转化率低 【教师展示】展示环境污染图片 【教师板书】二、化石燃料 环境污染（温室效应、大气污染、热污染） 【教师提问】化石燃料的燃烧给空气带来污染，我们应该如何减少这种污染呢？ 【学生总结】减少化石燃料的燃烧；使燃料完全燃烧；植树造林；燃料脱硫；开发新能源。 【教师讲述】随着经济社会的快速发展，能源的消耗量也在大幅增加，据测算像煤、石油、天然气这些能源将在未来的若干年耗尽，人类必将面临能源危机。那我们该怎样做才能解决能源危机呢？同学们，学习和研究化学，有助于解决能源危机。 【学生讨论】1.寻找替代能源 2.延长现有能源的使用时间 【教师板书】解决能源危机的一般思路 （1）开发新能源 （开源） （2）使用节能产品 （节流） （3）提高转化效率 （增效） 【教师提问】由上述讨论可见，其中最简单直接的方法是研制使用节能产品。在我国节能产品上都会标注中国节能标志。你是否注意过这个图案呢？这图案又有哪些含义呢？ 【教师总结】“energy”（能源）的第一个字母“e”构成一个圆形图案，中间包含了一个变形的汉字“节”，寓意为节能。缺口的外圆又构成“CHINA”的第一字母“C”，“节”的上半部简化成一段古长城的形状，与下半部一起构成一个峰火台的图案，象征着中国。“节”的下半部又是“能”的汉语拼音第一个字母“n”。整个图案中包含了中英文，以利于国际接轨。 【教师提问】除了使用节能产品外，你在日常生活中该如何节能？ 【学生总结】人走灯灭，不开无人灯。 【教师点拨】播放节能视频，节能就要从“小事”做起。 【教师总结】若将煤、石油直接点燃，往往造成不完全燃烧等，使燃料造成极大的浪费。因此，应对化石燃料进行合理的开采和综合利用，使化石燃料最大限度地体现其价值。 【教师讲述】煤的综合利用是通过煤的干馏（炼焦）：将煤隔绝空气加强热可以分解得到焦炭、煤焦油和焦炉煤气。属于化学变化。经过干馏，转化为更优质的燃料及化工原料，能够极大地提高能源的利用率。 【教师板书】2.综合利用 （1）煤的综合利用：煤的干馏（炼焦）——化学变化 【教师讲述】煤干馏产品的用途：染料、合成材料、消毒剂、钢铁工业等。 【教师展示】展示煤的干馏产品 【教师讲述】石油的综合利用是通过分馏：即加热石油后按石油中各组分的沸点不同而进行分离，形成石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等产品。这个分馏过程类似工业制氧气，属于物理变化。 【教师板书】（2）石油的分馏——物理变化 【教师讲述】石油分馏出来的成分，经过再加工，可以制造出合成纤维、橡胶、塑料、化肥、农药、洗涤剂、医药等。石油分馏只是对石油加工的一种方法，石油加工的方法还有很多，石油加工的程度越精细，应用也越广泛，产品的总价值就越高。 【教师展示】展示分馏产品 【教师讲述】据推算地球上的煤不过再用几百年，石油和天然气不过再用几十年，因此，科学家还在积极开发新能源。生活中，我们还经常使用乙醇（用粮食发酵）作为燃料。科学家还在积极研究可燃冰的开采。 课堂小结 ［提问］通过今天的学习，你有哪些收获？ ［小结］通过本节课的学习，谈谈你对化石燃料及其能源问题有哪些新的认识。 当堂达标 1.日益严峻的能源危机促进了可再生能源的研究。下列属于可再生能源的是（ ） A.太阳能 B.煤 C.石油 D.天然气 答案：A 2.下列关于石油的说法正确的是（ ） A.石油的蕴藏量是无限的 B.石油是“清洁燃料” C.石油主要由多种有机物组成 D.石油除了作燃料，不能再开发利用了 答案：C 3.下列物质中，属于石油加工产品的是（ ） A.焦炭 B.柴油 C.煤焦油 D.天然气 答案：B 4.下列说法正确的是（ ） A.石油是一种混合物 B.可燃冰是可再生能源 C.煤燃烧时只生成二氧化碳 D.“西气东输”的“气”是指氢气 答案：A 5.能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。 （1）下列说法中正确的是 （填字母）。 A.煤、石油和天然气都属于可再生能源 B.从环境保护角度考虑，最理想的燃料是汽油 C.可燃冰将成为未来新能源，其中主要含有甲烷水合物 （2）煤燃烧时排放出的二氧化硫等污染物，有可能会导致降雨的酸性增强。我们把pH （填“>”“=”或“<”）5.6的降雨称为酸雨。某电厂为防止环境污染，用石灰浆来吸收二氧化硫，其反应的化学方程式为2CaCO3+2SO2 +O22CaSO4+2X，则X的化学式为 。 （3）研究发现，二氧化碳和氢气在催化剂作用下转化为甲醇（CH3OH）和水。该反应的化学方程式为 。 （4）将一定质量的甲醇与4.4 g氧气混合于密闭容器内，在一定条件下，发生反应：8CH3OH+xO2mCO2+nCO+16H2O。当反应物完全耗尽且全部转化为生成物时，有3.6 g水生成，同时生成二氧化碳的质量是多少？（写出具体过程） 答案：（1）C （2）< CO2 （3）CO2+3H2CH3OH+H2O （4）解：生成物中有3.6 g水，则水中氢元素的质量为3.6 g×（×100%）=0.4 g，依据质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，参加反应的甲醇中氢元素的质量为0.4 g，则甲醇的质量为=3.2 g；依据甲醇和氧气的质量比，计算化学方程式中x的数值，即 8CH3OH+xO2mCO2+nCO+16H2O 256 32x 3.2 g 4.4 g = x=11 再根据反应前后原子的种类和数目不变可得m+n=8，2m+n+16=8+22，解得m=6，n=2。 设生成二氧化碳的质量为y。 8CH3OH+11O26CO2+2CO+16H2O 264 288 y 3.6 g = y=3.3 g 答：生成二氧化碳的质量为3.3 g。 6.化学使人类能够物尽其用，下面是石油综合利用的示意图。 （1）将石油加热炼制，利用石油中各成分的 不同，将它们分离可得到不同产品。 （2）城镇家庭经常用罐装液化石油气做燃料，烹调食物时观察到燃气灶的火焰呈现黄色，锅底出现黑色，需要将灶具的进风口调大，目的是 。烹调结束，关闭燃气灶阀门利用的灭火原理是 。 （3）在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可适当节省石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。写出乙醇充分燃烧的化学方程式 。 答案：（1）沸点 （2）提供充足的空气，使燃料充分燃烧 清除可燃物 （3）C2H5OH+3O22CO2+3H2O 板书设计 第9章 化学与社会发展 第1节 能源的综合利用 第1课时 一、能源 1.能源的分类 2.化石燃料种类 二、化石燃料 1.解决能源危机的一般思路 （1）开发新能源 （开源） （2）使用节能产品 （节流） （3）提高转化效率 （增效） 2.综合利用 （1）煤的综合利用：煤的干馏（炼焦）——化学变化 （2）石油的分馏——物理变化 第2课时 教学过程 导入新课 在人类社会发展的不同时期，由于科学发展水平的不同，人们研究利用的能源种类各异，目前，人类生产、生活的主要能源是什么？它有什么优缺点？ 【学生讨论】讨论回答（目前，人类生产、生活的主要能源是化石燃料，优点：资源丰富。缺点：1.不可再生；2.能量转化率低；3.对大气产生污染。） 【教师提问】如何解决这些问题呢？ 【学生讨论】交流讨论（①研制、使用节能产品；②利用新能源；③提高能量的转化率。） 【教师讲述】由此可见，其中最简单直接的方法是研制、使用节能产品，开发使用各种新型能源。 讲授新课 【教师导引】 目前，化石燃料是我们生产、生活的主要能源。随着全球能源使用量的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭，这不仅要求我们尽可能减少能源的消耗、增加能源的利用率，更迫切要求我们开发利用太阳能、氢能和核能等。 【教师板书】二、太阳能 【教师导引】目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳能。太阳是个巨大的能源库，不断地向外辐射能量，太阳能是清洁能源。 【教师提问】太阳能是如何转化利用的？ 【学生讨论】学生阅读教材第94页图9-7，讨论回答。 【师生总结】 1.太阳能的转化 （1）太阳能以光波的形式传送到地面，绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间接利用了太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收的太阳能。 （2）被吸收的太阳能通过各种形式的化学反应转化为化学能，物质中的化学能又可以通过各种形式的化学反应转化为热能、光能或电能而释放出来。 【教师提问】太阳能是如何有效利用的？ 【交流与讨论】 尽管太阳辐射到地球大气的能量仅为其总辐射能量的 22 亿分之一，但已高达 1.73×1017 J·s-1，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于燃烧 500 万吨优质煤释放的能量。因而太阳能的开发和利用引起科学家们的广泛关注。请你提出可能的太阳能利用途径，并与同学讨论交流。 【师生总结】 2.太阳能的利用 （1）光合作用是大自然利用太阳能最成功的范例。有人估计，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能，相当于全球能源消耗量的10倍左右。 （2）直接利用太阳辐射能，主要有以下两种方式：①光—热转换，其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如温室、太阳能热水器等。②光—电转换，即把太阳能直接转换成电能。目前，太阳能的热利用是太阳能利用中技术最成熟的，它具有转换效率高、运行成本低等特点。 【教师提问】除了太阳能，生活中我们还经常使用的能源形式有哪些呢？ 【学生回答】电能 【教师讲述】我国目前在生产和日常生活中使用的电能，多数是通过燃烧化石燃料，将化石燃料中的化学能转化成电能。使用化石燃料来产生电能，存在着浪费自然资源、能源转化效率低和产生大气污染等问题。 电池是将化学能直接转化为电能的装置。在能量转换中，电池通过特定的化学反应，消耗某种化学物质而释放出电能，且能量转换效率较高。因此，电池是一种高效率的能量转换器。 【教师板书】三、化学电池 【观察与思考】教材第95～96页 参考答案 1.相同之处是都能把化学能转化为电能。 2.实验现象：实验中电流表的指针发生偏转，铜片上有红色固体附着，溶液颜色变浅或消失。 分析原因：锌活动性强，易失去电子。用导线连接锌片和铜片后，锌片上失去的电子沿导线运动到铜片上，电子定向移动，形成电流。溶液中的Cu2+在铜片上获得电子，形成铜原子，以铜粉形式附着在铜片上。 【演示实验】化学能转化为电能的实验 实验仪器：烧杯、铜片、锌片、导线若干、电流表、硫酸铜溶液 实验步骤：用砂纸擦去铜片、锌片表面的氧化膜，用导线将铜片与正极相连，锌片与负极相连，然后铜片、锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。 【学生讨论】描述现象：1.电流表的指针发生偏转。2.铜板比原来的变红了，锌板比原来的变黑了。（老师补充信息时间较长时，锌会减少，消失。） 【教师提问】通过实验你能得到什么信息？ 【学生讨论】化学能转化成电能。（解释：1.电流表发生偏转；2.锌减少。） 【教师提问】你能写出该反应的化学方程式吗？（溶液蓝色消失，有光亮的红色物质生成） 实验现象电流表的指针发生偏转，锌片表面变色，长时间后溶液颜色变浅化学方程式Zn+CuSO4Cu+ZnSO4电流表偏转原因烧杯中发生了化学变化，在这种条件下化学变化可以产生电流，将化学能转化为电能能量转化的形式化学能直接转化为电能使用化学电源的优点提高能量的转化效率，减少大气污染
【教师提问】我们把这种能将化学能直接转化成电能的装置称为化学电池。你知道的电池有哪些？在什么地方用到？ 【学生讨论】交流讨论 【教师讲述】化学电源优点：减少大气污染，提高能量转化率。缺点：废弃电池处理不好也会污染环境，主要是电池中的固体废弃物和重金属离子会污染环境，一节废的一号电池会使1 m2的耕地失去使用价值，Cd2+污染，可导致人体患骨痛病及肝、肾、肺的病变，重金属离子能通过食物链进入人体，方式如下：重金属离子→土壤或水体→生物体内→人体。使用电池时有什么好的建议和方法？ 【学生讨论】交流讨论（减少甚至消除废弃电池污染，应该采取的措施是：①集中回收处理废旧电池；②研制高效无污染的电池。） 【教师提问】随着化石燃料的日趋枯竭，还迫切需要人们开发新能源（投影：新能源）。其中氢能是一种极其理想的新能源。氢蕴藏于浩瀚的海洋之中。海洋的总体积约为13.7亿立方千米，若把其中的氢提炼出来，约有1.4×1017 吨，所产生的热量是地球上矿物燃料的9000倍。你知道氢能源有哪些优点吗？ 【学生总结】①燃烧产热量高；②产物是水，不污染环境；③可以水为原料制取，来源广泛。 【教师板书】四、氢能 【教师提问】氢是一种极为优越的新能源。这么好的能源，为何没有被普遍使用呢？ 【学生讨论】交流讨论（目前氢气的制备耗能巨大，廉价制氢气技术尚未成熟。氢气的安全储存、运输等问题没有得到完全解决。） 【教师提问】你认为有哪些可行的方法来解决这个问题？ 【学生】交流讨论（若有朝一日大力发展水电站、太阳能发电站和核电站，电力供应十分充裕时利用电解水；使太阳能聚焦，产生高温，使水分解生成氢气；研究高效催化剂，使水分解产生氢气；研究特殊化学物质，开发廉价能源分解水产生氢气。） 【教师总结】理想的氢能源循环体系是将太阳能（光能）转化为贮存在氢气中的氢能（化学能）。 【教师提问】请同学们回忆在实验室如何制取氢气？ 【学生讨论】思考回答 【教师总结】（1）原理：通过活泼金属与稀硫酸反应制取氢气（通常是用金属锌与稀硫酸反应） （2）反应方程式：Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ （3）反应装置：（固体+液体→气体） （4）实验步骤： A.按照实验要求，安装好实验仪器；B.检查仪器装置的气密性；C.装药品；D.收集气体：利用排水法或向下排空气法收集。 （5）氢气的验纯：氢气具有可燃性，加热、点燃之前要检验氢气的纯度。 课堂小结 ［提问］通过今天的学习，你有哪些收获？ ［小结］我们今天学习了太阳能、化学电池、氢能，为进一步完善化学知识打下了良好的基础。 当堂达标 1.下列能量转化是化学能转化成电能的是（ ） A.潮汐发电 B.电灯发光 C.用干电池做电源 D.用电动机带动水泵抽水 答案：C 2.燃料电池是将化学能转化为电能的装置，下列燃料电池最清洁的是（ ） A. O2—CH4燃料电池 B. O2—C2H5OH燃料电池 C. O2—H2燃料电池 D. O2—CO燃料电池 答案：C 3.制取氢气不需要的仪器是（ ） A.试管 B.酒精灯 C.导管 D.集气瓶 答案：B 4.氢气可以用作推进火箭燃料是因为（ ） A.氢气难溶于水 B.氢气没有颜色 C.氢气燃烧释放热量多 D.氢气没有气味 答案：C 5.关于用水制二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（ ） A.构成水的氢和氧都是可燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源 B.设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生氢气 C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量 D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气 答案：A 6.农作物收割后留下大量秸秆，下列有关秸秆的处理方法不合理的是（ ） A.做饲料 B.制沼气 C.造纸 D.就地焚烧 答案：D 7.实验室制取氢气时，下列说法中不正确的是（ ） A.待水槽中导管刚有气泡放出时，就用排水法收集 B.如果用到长颈漏斗，则长颈漏斗的下端要伸入液面以下 C.可用向下排空气法收集 D.盛氢气的集气瓶应该盖好倒放在桌子上 答案：A 8.实验室制取氢气的步骤，正确的顺序是（ ） ①检查装置的气密性 ②加入稀硫酸 ③加入锌粒 ④收集氢气 A.①②③④ B.④③①② C.①③②④ D.②①④③ 答案：C 板书设计 第9章 化学与社会发展 第1节 能源的综合利用 第2课时 二、太阳能 三、化学电池 四、氢能 教学反思