11.2课题2 化学与可持续发展 教学设计（表格式） 2024-2025学年人教版九年级化学下册

课题2 化学与可持续发展
课题2 化学与可持续发展 课时 1 授课年级 初三
课标要求 内容要求： 1.认识化学在解决与资源、能源、环境等相关的问题中的作用。 2.结合实例，从物质及其变化的视角，认识资源的综合利用与新能源的开发、材料的科学利用与新材料的研发，理解化学与生态环境保护的关系。 3.知道资源开发、能源利用可能会对环境产生影响，树立环保意识。 4.了解有机高分子材料等在社会生活中的应用。 5.跨学科实践活动：调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用。 学业要求： 1.能列举生活中常见的能源和资源、金属材料和有机合成材料及其应用。 2.能从物质的组成及变化视角，分析和讨论资源综合利用、材料选取与使用、生态环境保护等有关问题。 3.在跨学科实践活动中，能综合运用化学、技术、工程及跨学科知识，秉承可持续发展，设计、评估解决实际问题的方案，制作项目作品，并进行改进和优化，体现创新意识。
教材 分析 本课题包括“化学与能源利用”和“化学与材料开发”两部分。在化学与能源利用部分讲述了化学在能源转化和新能源开发中的重要作用；在化学与材料开发部分，介绍了有机高分子化合物的概念、结构特点，以及天然有机高分子材料和合成有机高分子材料的分类、性能与用途等还提及了其他常见材料如金属材料、无机非金属材料、复合材料和功能材料。 与旧版教材不同，新教材注重结合实例，引导学生从物质及其变化的视角，认识资源的综合利用与新能源的开发、材料的科学利用与新材料的研发，认识化学在解决与资源、能源、材料、环境等相关问题中的作用，体会化学是推动人类社会可持续发展的重要力量，树立建设美丽中国、为全球生态安全做贡献的信念。 能源的利用在第七单元已涉及，金属材料在第八单元已涉及，本课题侧重在已有知识的基础上，综合应用化学知识，引导学生从物质的组成及变化视角分析和解决资源、能源、材料、环境等实际问题，通过问题的解决认识化学的重要价值。
学情分析 能源与材料相关的内容与学生生活联系紧密，且在前面的学习中已有了解。塑料、合成橡胶和合成纤维制品在生活中都很常见，对这些物质学生都有了一定的感性认识。本课内容学习要求虽然不高，但学生学习有一定难度，一方面，知识多而杂，学生学习起来感觉没有头绪；另一方面，这部分内容的专有名词较多，如合成有机高分子材料、聚合物、复合材料、功能材料等，学生学习起来，显得陌生而枯燥。
教学目标 1.认识化学在解决与能源、材料等相关问题中的作用。 2.结合实例，从物质及其变化的视角，认识材料的科学利用与新材料的研发，理解化学与生态环境保护的关系。 3.了解有机高分子材料等在社会生活中的应用。 4.知道使用材料对人和环境的影响，树立环保意识。
教学重、难点 重点：合成材料的性质与应用；棉纤维、羊毛纤维、合成纤维的鉴别。 难点：初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和绿色出行的生活方式。
核心素养 化学观念：学生能够认识到化学变化在能量转化和物质转化中的重要作用，理解化学是实现能源和材料可持续发展的关键科学；形成“结构决定性质，性质决定用途”的观念，认识到有机高分子材料的结构特点决定了其性能和用途。 科学思维：通过对化学与能源利用、化学与材料开发的学习，培养学生的归纳总结能力，能够从具体的事例中总结出化学在可持续发展中的作用和方法；学会运用比较、分类、分析等方法，对不同类型的能源和材料进行比较和鉴别，培养学生的逻辑思维能力。 科学探究与实践：以小组合作的方式开展对常见纤维的鉴别等探究活动，培养学生的实验设计能力、观察能力和分析问题的能力；通过对新能源和新型材料的了解，激发学生的创新意识和探究欲望，鼓励学生提出自己的想法和建议。 科学态度与责任：使学生认识到化学在可持续发展中的重要性和必要性，培养学生对化学学科的积极态度和学习兴趣；让学生了解化学与生活、社会的密切联系，增强学生的社会责任感和环保意识，引导学生树立正确的可持续发展观。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
环节一、 新课导入 【图片展示】自然资源：水、空气、金属矿物、化石燃料。 【讲解】资源是人类生存的保障，为了实现人类社会的可持续发展，我们需要在保持良好生态环境的前提下，合理地开发和利用自然资源。随着时代的发展，从自然资源中直接获取的天然物质在数量和性能上都难以满足社会的需要。人们借助化学方法分析物质的组成，通过化学反应得到一系列新的材料和能源，为社会可持续发展提供了物质保障和前进动力。 【图片展示】工业产品：纯净水、金属炊具、沥青。 【过渡】在自然资源转化为工业产品的过程中，化学发挥了重要作用。本节课我们从能源和材料两个方面来了解化学与生活、社会的密切联系。 通过自然资源和工业产品的对比，使学生了解社会发展中化学的重要作用，培养学生对化学学科的积极态度
环节二、 化学与能源利用 【讲解】煤、石油、天然气是三大化石能源，在使用过程中会排放大量的SO2、NO2、CO和烟尘等空气污染物以及温室气体CO2等，会造成多种环境问题，如酸雨、雾霾、温室效应加剧等。 【思考与讨论】回顾第七单元学过的知识，讨论化石能源的利用方式，以及人们为降低化石能源利用对环境的影响而采取的措施。 【总结】举例：使用无烟煤、脱硫煤；改进发动机，使用催化净化装置；改变能源结构，利用更清洁的能源等。 【讲解】为了改变传统的能源利用方式，人们通过化学反应将化石能源转化为清洁、便利的二次能源，如采用自主研发的新型催化剂和环境友好合成路线，利用化学转化将煤转化为乙醇，实现了资源的清洁利用；如将石油通过炼制、蒸馏等方式转化为多种化工产品；还有我们最常见的二次能源——电能，也是化石能源转化而来。 【过渡】除了将化石能源转化为较清洁、便利的二次能源，还需要开发可再生和环境友好的新能源。 【学生活动】举例说明一种新能源，并说一说这种新能源目前开发利用的状况。 【总结】新能源：太阳能、风能、核能、地热能、水能、生物质能等。 【讲解】氢能源是最理想的“绿色能源”之一，有规划地开发和使用氢能源是优化能源结构，实现“碳中和”的重要措施。结合新能源制氢是现阶段科学研究的热点，如光伏发电制氢、风能制氢等。 【学生活动1】如图是光伏发电制氢的流程，分析流程中涉及的化学变化。 【总结】①制氢：2H2O === (通电) 2H2 ↑ + O2↑；②储氢：3H2+ CO2=== (一定条件)H2O+CH3OH；③释氢：H2O+CH3OH=== (一定条件)3H2↑ + CO2↑；④用氢：2H2 + O2 === (点燃) 2H2O。 【学生活动2】如图是风电制氢的流程，分析流程中涉及的化学和物理变化。 【总结】电解槽：2H2O === (通电) 2H2 ↑ + O2↑；加压、储存：氢分子间的间隔变小。 【讲解】氢能源的应用前景广泛。如氢能源汽车，它主要应用的电池就是氢燃料电池，氢能也是航空动力之一，航空运行中利用电解水产生的氢气作燃料。 【巩固练习】 1.能源是人类发展的基础，下列属于不可再生能源的是（ ） A．太阳能 B．石油 C．风能 D．潮汐能 2.（2024·广州）能源与生活息息相关。下列说法不正确的是（ ） A．石油属于化石燃料，是不可再生能源 B．天然气燃烧产生的二氧化碳可造成酸雨 C．乙醇汽油用作汽车燃料可减少空气污染 D．太阳能电池可将太阳能转化为电能 【答案】1.B 2.B 通过化石能源的利用引入二次能源和新能源，使学生了解人们在改善能源结构和保护环境方面所作的贡献。 通过对多种联合制氢方法的介绍，使学生认识化学在能源利用领域的重要作用，提升学生的科学素养
环节三、 化学与材料开发 【图片展示】煤、石油的综合利用。 【讲解】煤、石油等化石燃料和秸秆等生物质直接燃烧，其应用范围有限且污染严重。如果通过化学反应进行物质转化，就能得到煤气、沼气等清洁燃料和化工原料，以及塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料。化学在材料的研制和创新中均发挥着重要作用。 【讲解】塑料、合成纤维、合成橡胶属于合成有机高分子材料，简称合成材料。天然有机高分子材料包括皮革、羊毛、蚕丝、棉花、麻和天然橡胶等； 【讲解】有机高分子化合物大部分是由有机小分子化合物聚合而成的，所以又称聚合物。当小分子连接构成高分子时，有的以链状连接，有的以网状连接。链状结构的高分子材料加热易熔化，具有热塑性，能反复加工；网状结构的高分子材料受热不再熔化，具有热固性。 【学生活动】阅读教材P106表11-2，了解合成材料的性能和应用等。 【总结】 塑料合成纤维合成橡胶主要性能密度小、耐腐蚀、易加工强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀弹性和绝缘性好常见类型聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等聚丙烯纤维(丙纶)、聚对苯二甲酸乙二酯纤维(涤纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)等顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、硅橡胶等应用举例绝缘材料、包装材料、农用薄膜、管道、机械零件等纺织原料、过滤材料、建筑材料等轮胎、密封制品、防护用品等
【交流讨论】日常生活中有很多棉纤维、羊毛纤维和涤纶面料制成的衣物。结合三种纤维的化学成分，分析如何通过实验区分这三种纤维？ 【总结】 纤维种类化学成分燃烧情况气味灰烬棉纤维纤维素易燃，直接燃烧烧纸的气味灰色，细而软羊毛纤维蛋白质起泡成球， 不持续燃烧烧焦羽毛的气味黑褐色小球， 易碎合成纤维高分子化合物先熔化再燃烧，或边熔化边燃烧特殊气味黑色或褐色硬块
【讲解】材料的分类。 一般根据材料的物质组成等特点将材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。纯金属和合金都属于金属材料；日常生活中所见到的陶瓷、玻璃等属于无机非金属材料；刚刚我们学习的棉花、塑料等属于有机高分子材料；玻璃钢、钢筋混凝土等属于复合材料。各类材料由于性能、来源、价格等原因在生产、生活中的应用不尽相同。 复合材料是一种新型材料，为了综合不同材料的优点，人们将几种材料复合起来制成复合材料，以满足生活、生产的需要，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。 【图片展示】汽车玻璃、碳纤维鱼竿、碳纤维网球拍等。 【讲解】除此之外，还开发了大量具有光、电、磁等特殊性质的功能材料。新型材料的广泛应用，对人类的生产、生活和社会发展产生了深远影响。 【课题总结】社会的可持续发展要以自然资源的合理开发和利用为基础。如果对物质的获取、使用或处理不当，就会引发一系列环境和社会问题。各种资源从开采、提炼到制成产品，再到产品的使用与回收，其中的每个环节都离不开物质的转化，与物质的组成、结构、性质和应用密切相关，而这些正是化学的研究对象。化学与相关技术的发展，遵循增进人类福祉、尊重生命权利、合理控制风险等原则，充分考虑资源供给和环境承载能力，将为解决影响可持续发展的社会性科学议题开辟新的途径，为人类创造更加美好的生活。 【巩固练习】 1.（2024·云南）下列生活用品的主要材料属于有机合成材料的是（ ） A．塑料桶 B．纯棉毛巾 C．瓷碗 D．不锈钢盆 2.（2024·临夏·）分类是化学学习和研究的常用方法，下列分类正确的是（ ） A．有机合成材料：聚乙烯塑料、羊毛 B．碱：纯碱、烧碱 C．有机物：碳酸、甲烷 D．化石燃料：煤、石油 【答案】1.A 2.D 通过学生自主学习和交流讨论，使学生认识合成材料及材料的鉴别，培养学生的问题分析、解决能力 通过对材料以及新型材料的的介绍，使学生了解到化学知识在生产、生活中的应用及对人类社会发展的深远影响，培养学生对化学学科的积极态度
课堂总结
板书 设计 课题2 化学与可持续发展 一、化学与能源利用 1.化石能源：煤、石油、天然气 2.二次能换：电能、石油制品等 3.新能源：氢能、太阳能等 二、化学与材料开发 1.合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶 2.天然有机高分子材料：棉、丝、羊毛等 3.金属材料 4.无机非金属材料 5.复合材料 6.功能材料
教学 反思 本课题注重引导学生从物质及其变化的视角，认识资源的综合利用与新能源的开发、材料的科学利用与新材料的研发。在教学中可通过实例进行讲解，让学生在实践中学习，才能不断地激发学生的学习积极性与主动性，既培养学生的学习兴趣，又培养学生的思维能力，想象力和创新精神，使每个学生的身心都能得到充分的发展。