(共37张PPT)
第七单元 能源的合理利用与开发
课题2 化石能源的合理利用
化学观念：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；
通过小组交流讨论，知道石油、煤炼制出的几种主要产品及其用途；通过阅读
教材、查阅资料，了解使用化石燃料对环境的影响，认识使用和开发新能源的
重要性。
科学思维：通过实践活动，初步形成应用元素观、变化观等化学观念和科学探究方法解决问题的思路。
科学探究与实践：认识在解决实际问题时，需要综合运用各学科知识，采取合适的方法和工具，以及系统规划和实施。
科学态度与责任：通过化石能源比较、归纳，树立珍惜资源、保护环
境、爱护地球的意识，培养积极实践的科学精神；积极关注与化学有关的
社会问题，形成主动参与社会决策的意识。
素养目标
情境导入
煤炭燃烧
汽油加注
天然气烹饪
被酸雨侵蚀的森林
被污染的河流
被雾霾笼罩的城市
目前，人类利用的能量大多来自化石能源，如煤、石油和天然气等。那么，化石能源是怎么形成的，如何被利用？如何在利用化石能源的同时保护好我们的生存环境？
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
1.化石能源的形成、组成及利用
化石能源是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。
煤、石油、天然气被称为当今世界上最重要的三大化石能源。
煤
石油
天然气
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
中国能源消费结构及消费弹性系数
全球能源消费结构
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
煤的形成
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
煤的形成
时间进程
土壤压力
岩石
泥炭
褐煤
煤
泥炭
褐煤
烟煤
无烟煤
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
石油、天然气的形成
海洋生物
死亡
动植物遗骸被
层层沙泥掩埋
经复杂变化形成石油和天然气
大庆油田
长庆油田
渤海油田
塔里木油田
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
（1）组成：复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有H、O、N、S等元素。
（2）综合利用：将煤隔绝空气加强热分解；与其他物质反应。
煤
隔绝空气
加强热
焦炭—冶金工业的重要原料
煤焦油—重要的化工原料
煤气（含CO、CH4、H2等）—燃料
又叫作煤的干馏，该过程中有新物质生成，属于化学变化。
煤
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
煤的综合利用
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
（1）组成：主要含有C、 H两种元素，属于混合物。
从地下开采出来的石油叫作原油，一般是黏稠的液体。
石油
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
（2）综合利用：加热并使用催化剂炼制，再利用各成分的沸点
不同进行分离。
石油
分馏
①
①液化石油气是石油化工的一种产品，加压后可储存在钢瓶中，一般作为燃料使用。液化石油气易燃易爆，其钢瓶内压强较大，使用时要注意安全。
物理变化
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
石油的综合利用
新知探究
有石油的地方一般都有天然气存在
渤海油田
大庆油田
我国是世界上最早利用天然气的国家。
《天工开物》记载的利用天然气熬制井盐示意图(局部)
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
新知探究
天然气主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的成分是甲烷（CH4）。
物质反应前后的元素种类不变，可根据甲烷燃烧生成的产物确定其元素组成。
如何通过实验验证甲烷的元素组成呢？
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
实验7-2：甲烷气体及其燃烧
注意验纯
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
实验现象及结论
实验现象 化学方程式
产生淡蓝色火焰，
烧杯内壁出现水珠
澄清石灰水变浑浊
CH4+2O2 CO2+2H2O
点燃
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
结论：甲烷具有可燃性，是可燃气体，燃烧生成二氧化碳和水，说明甲烷中含有氢元素和碳元素。
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
物理性质
化学性质
①通常状况下为无色、无臭的气体
②极难溶于水
③密度比空气小
排水法
向下排空气法
可燃性：点燃纯净的甲烷气体，产生淡蓝色火焰。
甲烷（CH4）
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
池沼中产生的沼气的主要成分是甲烷。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就会产生沼气（可再生能源），可用作燃料。
沼气的制取和利用示意图
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
海底“可燃冰”
可燃冰是在高压和低温条件下形成的，主要成分是甲烷水合物，具有热值高、储量巨大等优点，有望成为未来新能源。但如果开发和利用不当，有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。
新知探究
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
交流讨论 据表估算大约多少年后将可能没有可开采的煤、石油和天然气。并谈谈你对化石能源使用与开发的看法。
2021年我国化石能源储量和年产量
储 量 年 产 量
煤 2 079亿吨 41.3亿吨
石油 36.89亿吨 1.99亿吨
天然气 63 393亿立方米 2 075.8亿立方米
（1）分别需要50.3年、18.5年、30.5年。
（2）化石能源是不可再生能源，储量有限，有计划的开采，防止过度，
节约，合理利用。
新知探究
任务二 探讨如何降低化石能源的利用对环境的影响
形成原因：煤燃烧时产生NO2和SO2等污染物，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。
2.降低化石能源的利用对环境的影响
酸雨
新知探究
任务二 探讨如何降低化石能源的利用对环境的影响
酸雨的危害：
①危害人体健康；
②导致水体酸化，严重影响水生动植物的生存；
③破坏土壤、植被、森林；
④腐蚀金属及建筑物。
新知探究
任务二 探讨如何降低化石能源的利用对环境的影响
汽车使用的燃料主要是汽油或柴油。汽车尾气中的主要污染物：一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等。
汽车尾气
新知探究
任务二 探讨如何降低化石能源的利用对环境的影响
化石能源燃烧释放的二氧化碳会引起温室效应加剧，导致全球变暖。
温室效应
新知探究
任务二 探讨如何降低化石能源的利用对环境的影响
防治措施：
（1）大力推广使用脱硫煤，用天然气代替煤；
（2）改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测
力度，推广使用电动汽车。
（3）开发和利用新能源。
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
氢气作为新能源的优势。
2H2 + O2 === 2H2O
点燃
燃烧热值高
产物为H2O，无污染
理想的清洁、高能燃料
3.新能源的开发与利用
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
全球首列氢能源市域列车在成都下线，具有成本低，更加绿色低碳的优势。
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
氢气的实验室制法
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
氢气的实验室制法
①试剂：锌粒与稀硫酸。
②原理：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 。
③实验装置
发生装置：固液常温型（反应物状态
为液态和固态，反应条件为常温）。
收集装置：向下排空气法（密度比空气小）、排水法（不易溶于水）。
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。
大量制取和储运成本较高，氢气在生产和生活中还未能广泛应用。
H2/CO比例调节
脱除CO2、H2S
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
其他新能源：
太阳能
风能
核能
地热能
水能
生物质能
新知探究
任务三 研究新能源的开发与利用
多种新能源的应用：
开发新能源的作用：促进能源消费结构不断优化，向清洁低碳方向转变。
浙江温州滩涂光伏发电项目
青海德令哈熔盐光热发电项目
广东阳江海上风电项目
福建福清“华龙一号”核电项目
课堂小结
化石能源的合理利用
化石能源的形成、组成及利用
降低化石能源的利用对环境的影响
煤
石油
天然气
造成空气污染的原因
防治空气污染的措施
对空气的影响
新能源的开发和利用
氢能
其他新能源
当堂反馈
1.下列关于煤的说法不正确的是（ ）
A.煤是一种化石燃料，最终将被耗尽
B.将煤隔绝空气加热，可以得到焦炭、煤焦油、煤气
等物质
C.煤只含有碳、氢两种元素
D.煤是一种复杂的混合物
C
当堂反馈
2.下列关于化石能源的说法中，正确的是（ ）
A.化石能源是不可再生能源
B.化石能源取之不尽、用之不竭
C.化石能源在通常情况下都是固体
D.化石能源充分燃烧后只生成二氧化碳和水
A
当堂反馈
3.下列措施：①改进发动机的燃烧方式，使汽油充分燃烧；
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；④改用压缩天然气。 其中能够减少汽车尾气对空气污染的是（ ）
A.①② B.②③ C.①②③④ D.①②③
C课题2 化石能源的合理利用
化学观念: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;通过小组交流讨论,知道石油、煤炼制出的几种主要产品及其用途;通过阅读教材、查阅资料,了解使用化石燃料对环境的影响,认识使用和开发新能源的重要性。
科学思维:通过实践活动,初步形成应用元素观、变化观等化学观念和科学探究方法解决问题的思路。
科学探究与实践:认识在解决实际问题时,需要综合运用各学科知识,采取合适的方法和工具以及系统规划和实施。
科学态度与责任:通过化石能源比较、归纳,帮助学生树立珍惜资源、保护环境、爱护地球的意识,培养学生积极实践的科学精神;积极关注与化学有关的社会问题,让学生形成主动参与社会决策的意识。
教学重点:化石能源及其合理利用;化石燃料燃烧对环境的影响。
教学难点:甲烷燃烧产物的分析;认识新能源开发的重要性。
[展示图片]工厂中煤炭熊熊燃烧提供动力、加油站里汽车加注汽油、家庭厨房中天然气炉灶烹饪美食等。由于化石能源使用不当引发的环境污染,酸雨侵蚀的森林、被污染的河流、雾霾笼罩的城市等。
[问题驱动]目前,人类利用的能量大多来自化石能源,如煤、石油和天然气等。那么,化石能源是怎么形成的 如何被利用呢 如何在利用化石能源的同时保护好我们的生存环境
任务一 了解化石能源的形成、组成及利用
教师活动 学生活动
[过渡]化石能源及其加工后的产品常被用作燃料,因此化石能源也被称为化石燃料。煤、石油、天然气称为当今世界上最重要的三大化石燃料。你知道他们是怎么形成的吗 [播放视频]“煤的形成”。 [展示]石油和天然气的形成过程。 [讲解]化石能源是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的。化石燃料是取之不尽、用之不竭的吗 它们属于可再生资源还是不可再生资源 [过渡]化石能源属于不可再生资源,并非取之不尽、用之不竭,因此我们要合理地开发与利用化石能源。 [引导]煤被称之为工业的粮食和黑色的金子。请大家阅读教材P169煤的相关内容,归纳煤的组成及综合利用途径 [观看视频及图片] [交流]化石燃料的形成需要漫长而复杂的变化过程,地球上化石燃料的含量是有限的,属于不可再生资源。 [阅读教材并总结] 煤的组成及综合利用途径。 (1)组成:复杂的混合物,主要含有C元素,此外,还含有H、O、N、S等元素。 (2)综合利用:将煤隔绝空气加强热分解;与其他物质反应
[讲解] 煤 [提问]将煤隔绝空气加强热分解又叫作煤的干馏,属于化学变化还是物理变化 [展示]煤的综合利用的各种场景图片。 [引导]石油常被称之为工业的血液。请大家阅读教材P169~170石油的相关内容,归纳石油的组成及综合利用途径。 [展示并讲解]原油图片、石油炼制的部分产品和主要用途、石油综合利用。 [提醒]液化石油气是石油化工的一种产品,加压后可储存在钢瓶中,一般作为燃料使用。液化石油气易燃易爆,其钢瓶内压强较大,使用时要注意安全。 [提问] (1)石油属于纯净物还是混合物 (2)利用石油中各成分的沸点不同进行分离——石油的分馏属于化学变化还是物理变化 [过渡]有石油的地方,一般都有天然气存在。 天然气主要含有由碳元素和氢元素组成的气态碳氢化合物,其中最主要的成分是甲烷(CH4)。如何通过实验验证甲烷的元素组成呢 [播放视频]“实验7-2”。 [引导]观察并记录实验现象,填表,分析结论。 [讲解] 甲烷(CH4)。 (1)物理性质:通常状况下为无色、无臭的气体;难溶于水,密度比空气小。 (2)化学性质:可燃性。点燃纯净的甲烷气体,产生淡蓝色火焰。 [强调]点燃甲烷前一定要检验纯度。 [提问]可以采用什么方法收集甲烷 [阅读教材]请同学们阅读教材P172内容,了解天然气的主要存在形式。 [拓展]海底可燃冰资料。 [引导]完成教材P173“思考与讨论” [讨论交流]过程中有新物质生成,属于化学变化。 [阅读教材并总结] 石油的组成及综合利用途径。 (1)组成:主要含有C、H两种元素。 (2)综合利用:加热并使用催化剂炼制,再利用各成分的沸点不同进行分离。 [讨论交流] (1)混合物。 (2)属于物理变化。 [思考]物质反应前后元素的种类不变,可根据甲烷燃烧生成的产物确定其元素组成。 [观察并记录,填表] 实验现象化学方程式产生淡蓝色火焰,烧杯内壁出现水珠CH4+2O2CO2+2H2O澄清石灰水变浑浊Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
[结论]甲烷具有可燃性,是可燃气体,燃烧生成二氧化碳和水。 [回答]向下排空气法(密度比空气小)、排水法(难溶于水)。 [归纳总结]沼气池中沼气、海底可燃冰。 [讨论交流] (1)分别需要50.3年、18.5年、30.5年。 (2)化石能源是不可再生能源,储量有限,需有计划地开采,防止过度使用。节约、合理利用
任务二 探讨如何降低化石能源的利用对环境的影响
教师活动 学生活动
[提问]请大家结合煤、石油、天然气等化石燃料的元素组成,推测它们的燃烧产物。这些燃烧产物可能对环境产生什么样的影响 [知识拓展] 1.酸雨的形成:煤燃烧时产生NO2和SO2等污染物,这些气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水,会形成酸雨 [讨论交流] ①煤中含有少量的硫、氮等元素,燃烧时产生二氧化硫、氮的氧化物等污染物,会形成酸雨。 ②汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等,会随尾气直接排放到空气中,造成污染。 ③化石能源燃烧释放的二氧化碳会引起温室效应加剧,导致全球变暖
2.酸雨的危害: ①危害人体健康。 ②导致水体酸化,严重影响水生动植物的生存。 ③破坏土壤、植被、森林。 ④腐蚀金属及建筑物。 [提问]如何降低化石能源的利用对环境的影响呢 请同学们阅读教材P173~174相关内容,总结防治措施 [总结]防治措施: (1)大力推广使用脱硫煤,用天然气代替煤。 (2)改进汽车发动机的燃烧方式,使用催化净化装置,加大尾气检测力度,推广使用电动汽车。 (3)开发和利用新能源
任务三 研究新能源的开发与利用
教师活动 学生活动
[过渡]人类巨大的能源需求使化石能源面临枯竭的危险。因此,开发和利用新能源已成为人类的迫切需求。 [提问]氢气作为能源,正在受到越来越多的关注。请同学们阅读教材P174氢气相关内容,找出氢气作为新能源的优势。 [展示]全球首列氢能源市域列车在成都下线,具有成本低,更加绿色低碳的优势。 [过渡]电解水可以制取氢气。在实验室里,我们如何制取氢气呢 [播放视频]“氢气的实验室制法”。 [讲解]氢气的实验室制法。 原理:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。 [提问]如何根据原理选取合适的发生装置与收集装置 [提问]工业上,我们怎么制取氢气呢 为什么氢气暂时还未能广泛使用 [提问]你还知道哪些新能源 [展示]多种新能源的应用 [交流] 来源广泛:氢气可由水分解制得。 燃烧值高:完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍或同质量汽油的三倍。 无污染:本身无毒,燃烧后的产物是水,不会污染空气。 [分析交流]根据反应物的状态和反应条件选择发生装置,采用固液不加热装置。根据氢气密度比空气小且难溶于水的性质,可采用向下排空气法或排水法收集。 [交流]工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。氢气大量制取和储运成本较高。 [交流]太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和生物质能等
教师活动 学生活动
[思考交流]开发新能源的作用有哪些 [讨论交流]促进能源消费结构不断优化,向清洁、低碳方向转变
课题2 化石能源的合理利用
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