课题2 燃料的合理利用与开发教学设计

《燃料的合理利用与开发》
按照课程标准，它属于一级主题“化学与社会发展”中的二级主题“化学与能源和资源的利用”。包括了四个内容，分两课时完成。本课题是在学习了课题1燃料的燃烧等知识后，进一步学习有关化石燃料的燃烧，而这一知识与我们的生活密切相关，学生也不太陌生，在教材的编排上采用了较多的图片与思考讨论，让学生在学习的过程能形成较高的兴趣。
本课题通过实验认识化学反应中的能量变化，引出后续化石燃料的利用与使用燃料对环境的影响，最后提高到能源的利用和开发，从而培养了学生的社会责任意识。
【知识与能力目标】
1、了解化学反应中的能量变化；
2、了解化学反应产生的能量对人类社会的重要性；
3、认识三大类化石燃料：煤、石油、天然气，掌握住它们的特性及组成；
4、了解化石燃料的不可再生性及合理开采的重要性；
5、认识燃料充分燃烧的重要性及方法。
【过程与方法目标】
1、学习利用身边的报刊、网络等资源获取信息；
2、运用“实物解说”、实验探究培养学生观察、分析、总结实验与表达的能力。
【情感态度价值观目标】
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，增强节约使用能源的观念；通过燃料的不充分燃烧对空气的影响，培养学生环保意识与社会责任感。
【教学重点】
了解化学反应中的能量变化及其对人类社会的重要性三大类化石燃料的特性。
【教学难点】
1、燃料充分燃烧的条件和意义；
2、化学变化中能量的变化；
3、培养学生合作交流、思考分析、获取加工信息的能力。
教学素材
2课时
第一课时
【导入】利用化学反应放出热量的实例图片动画引入。
【提问】从能量的变化来认识蜡烛的燃烧、木炭的燃烧和铁丝的燃烧化学反应中的共同特点？
【探究活动1】
【实验操作】在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰（或几小块食品袋中的干燥剂，主要成分CaO），再加入约2mL水，观察现象，并用手轻轻触碰试管外壁。
【实验现象】（生石灰逐渐膨胀，碎裂成粉末，产生大量的白雾，用手触碰试管外壁，感觉发烫。）
【交流讨论】
【教师讲解】
一、化学反应中的能量变化
氧化钙与水反应（CaO+H2O=Ca(OH)2)、镁与盐酸反应等会放出热量，碳与二氧化碳反应会吸收热量。
化学反应中的能量变化在生活中的应用：
（1）生活燃料的利用：做饭、取暖等；
（2）利用燃料产生的热量：发电、烧制陶瓷、冶炼金属、发射火箭；
（3）爆炸产生的热量：开采煤矿、开山炸石、拆除危旧建筑；
（4）食物在体内缓慢氧化放出热量：维持体温和日常生命活动所需要的能量；
（5）能量的转化：电池充电时电能转化为化学能；使用电池是化学能转化为电能。
二、化石燃料的利用
【交流讨论】
【教师提问】
（1）你家中做饭、洗浴用什么燃料？
（2）汽车、轮船等交通工具使用什么燃料？
（3）炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？
（4）以上使用的燃料有什么优缺点？
【教师讲解】人们使用的燃料大多来自化石燃料，有煤、石油和天然气三大化石燃料，它们是不可再生能源。
【阅读】1、煤和石油（课本P137-139）
【交流讨论】
【教师提问】
1、煤可以直接做燃料吗？
2、煤经过隔绝空气加强热得到的产品中哪些是常用的燃料？此过程属于物理变化还是化学变化？
3、管道煤气的成分是什么？
4、石油可直接作燃料吗？
5、石油经过提炼得到的产品中哪些是常用的燃料？石油分离的原理是什么？属于物理变化还是化学变化？
6、管道煤气与罐装液化石油气（“煤气”）
一样吗？在使用它们时该注意些什么？
【教师讲解】归纳总结，请填表：
化石燃料
状态
所含元素
综合利用
主要元素
其它元素
原理
产物
煤
固态
C
H、N、S、O等
将煤隔绝空气加强热
焦炭、煤焦油、煤气等
石油
液态
C、H
O、N、S等
利用石油中各成分的沸点不同，将其分离
柴油、汽油、煤油、润滑油、溶剂油、航空煤油等
【阅读】2、天然气（课本P139-140）
【教师讲解】瓦斯爆炸——可燃性的瓦斯气与空气形成的混合气在矿井底被点燃而爆炸。
（1）组成：天然气主要成分是甲烷，还含有其他的气态碳氢化合物，属于混合物。
（2）甲烷的性质：
【演示实验】甲烷燃烧
①物理性质：通常状况下，甲烷是无色无味、极难溶于水的气体，它的密度比空气小。
②化学性质：可燃性。点燃前必须验纯。
现象：产生明亮的蓝色火焰，放出热量。在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁有水珠出现，迅速把烧杯倒转过来，向烧杯中注入少量澄清石灰水，震荡，石灰水变浑浊。
结论：
CH4
+2O2
CO2
+2H2O
（3）天然气的用途：燃料和工业原料。
【知识拓展】（1）煤矿的矿井坑、池沼的底部常含有甲烷，要注意安全。
（2）沼气：沼气的主要成分甲烷，它是由秸秆、柴草、人畜粪便等放在封闭的沼气池中发酵产生，属于可再生能源，沼气可以解决农村生活燃料问题，有利于改善农村环境卫生。
【阅读】3、合理利用与开发化石能源（课本P140-142）
【教师讲解】（1）节约能源最重要的是使燃料充分燃烧。
（2）使燃料充分燃烧的条件：
①燃烧时要有足够多的空气；
②燃料与空气要有足够大的接触面积。
（3）燃料燃烧不充分导致的危害：燃烧不充分不仅使燃料产生的热量减少，无谓的浪费资源，而且还会产生大量的有害气体，污染空气。
【交流讨论】1.化石燃料是不是取之不尽的呢？
2.做饭时，有时燃气灶的火焰呈黄色或橙色，锅底出现黑色，调节一下进风中就可以了，这是为什么呢？
【知识拓展】
“可燃冰”科学家在海底发现了大量“可燃冰”，它是一种甲烷水合物（CH4·XH2O），是甲烷与水在低温、高压条件下形成的，具有能量高、燃烧热值大等优点，且储量很大，它将成为代替化石燃料的新能源。
目前存在的问题：开采的关键是解决技术上的问题，防止甲烷气体泄漏造成更严重的温室效应。
【课堂总结】
一、化学反应中的能量变化——放出热量或吸收热量
二、化石燃料的利用——三大化石燃烧“煤、石油和天然气”
第二课时
【导入】人类一直生活在空气清新，风景如画的美好世界里。可是工业革命以后，人类突然发现，在我们生活的世界里，天不再是那么湛蓝，水不再绿，空气不再清新。
【展示图片】
【复习提问】煤和石油所含有的元素有哪些？
一、使用燃料对环境的影响
【阅读】三、使用燃料对环境的影响（课本P142-144）
【教师提问】（1）化石燃料燃烧对空气造成污染有多严重，能不能不用化石燃料？
（2）汽车用的燃料主要是什么？汽车尾气中的主要污染物有哪些？如何对汽车尾气进行处理？
【交流讨论】
【归纳总结】1.化石燃料燃烧造成空气污染主要原因：
（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。
2.酸雨
（1）形成：煤燃烧时生成NO2和SO2等污染物，这些污染物反应后溶于雨水，形成酸雨。
（2）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成；
③破坏土壤、植被、森林；
④腐蚀金属及建筑物。
（3）防治措施：
①减少硫的氧化物、氮的氧化物等物质向空气中排放；
②用天然气代替煤；
③大力推广使用脱硫煤。
3.汽车用燃料的燃烧对空气的影响
（1）目前，多数汽车使用的燃料是从石油中分离出来的汽油和柴油。
（2）主要污染物：
CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等，其中氮氧化合物也会导致酸雨。
（3）减少汽车尾气排放的措施：
①在燃料使用和汽车制造技术方面已采取了一些措施；
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；
⑤改用压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）作燃料，以减少对空气的污染；
⑥在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可适当节约石油能源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。
4.乙醇
（1）制取：乙醇俗酒精，化学式为C2H5OH，它是以高粱、小麦、玉米、薯类等为原料，经过发酵、蒸馏制成的。
（2）性质：有可燃性，燃烧的化学方程式为：
C2H5OH+3O2
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2CO2+3H2O
（3）车用乙醇汽油的优点：可适当节省石油资源；并在一定程度上减少汽车尾气污染。
二、能源的利用和开发
【阅读】四、能源的利用和开发（课本P144-146）
【教师提问】你所知道的清洁燃料有哪些？哪些能源是可被人类利用的？各有什么优点？
【交流讨论】
【归纳总结】
1.氢能源
（1）特点：氢气本身无毒，是无色无味气体，难溶于水，密度最小；放热量大、燃烧产物是水；燃烧产物无污染，是理想的清洁、高能燃料。
2H2+O2
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2H2O
（2）缺点：①制取成本高；②贮存、运输困难。作为燃料暂时还不能推广使用。
（3）实验室制取氢气：
实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气。反应化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
实验室制取氢气的简易装置如下图所示：
2.其它新能源
目前，人们正在利用和开发的其他新能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能、生物质能等。这些能源的利用，可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，并在一定程度上减少了对环境的污染。
【小结】一、使用燃料对环境的影响
二、能源的利用和开发
【作业布置】课本P147练习与应用
略。
教材分析
教学目标
教学重难点
课前准备
课时安排
教学过程
点燃
教学反思