鲁教版（五四制）九下化学 6.1化学与能源开发 教案

化学与能源开发
一、课标解读：
结合义务教育《化学课程标准》，对本节教学内容分析如下：
本节为鲁教版（2013年7月第1版）九年级化学第六单元“化学与社会发展”中的第一节“化学与能源开发”的教学内容，属于初中化学课程内容五个一级主题之一“化学与社会发展”中的二级主题“化学与能源开发”。《课标》中对学习“标准”的要求是：知道化石燃料（煤、石油、天然气）是人类社会重要的自然资源：了解我国能源与资源短缺的国情，认识资源综合利用和新能源开发的意义；能一分为二的正确的认识化学与社会发展的关系。可供选择的学习情景素材：氢能源汽车、化学电池等等。初三化学，学生已经学习了化石燃料的利用，知道了能源的利用对人类社会发展的重要作用；也学习了很多的化学变化，知道通过化学变化可以实现物质的转变，得到有用的新的物质，本节课是对学生零星知识的归纳总结和提升，学习完本节课，学生会对“化学科学的发展增进了人类对自然的认识，促进了社会的发展。但有的物质或某些化学变化对人类的生活和社会的发展可能会产生一些不利影响”有一定的认识，从而可以帮助学生正确认识化学与社会发展的关系。
二、教材分析：
“化学与能源开发”是鲁教版（2013年7月第1版）九年级化学第六单元第一节课的课题，本课题共一个课时，本课时教学内容功能和定位：
1.主要学习内容有：氢能是未来理想的新能源；氢能源的优点；理想的氢能源循环体系；化学电池；化学反应中的能量转化。
2.在八年级化学的学习中，同学们已经对能源、能源的使用有一定了解，知道化石能源的转化和综合利用至关重要，能源的使用在很大程度上依赖于化学过程。在此基础上，本节课以理想的氢能源和化学电池为知识载体，阐述可再生新能源的开发利用离不开以化学为核心的技术的发展，新能源开发利用离不开化学科学研制的新材料的支持，而通过化学反应可以实现物质的转变，得到新物质或者新材料；化学反应还可以实现能量的转化，使学生认识化学科学在能源开发中的作用，明确化学与能源开发的关系，完善化学科学的价值观、化学能量和能源观，教育学生节约能源、树立环保意识，增强社会责任感。
三、学情分析：
通过八年级化学第六单元第二节“化石燃料的利用”的学习，学生已经了解化石燃料之于我们人类的重要性，而化石燃料的使用为我们提供热能、电能等的同时，也会产生环境污染---雾霾、酸雨、温室效应等等，这些是学生比较熟悉的，也是已有的知识储备。然而化石燃料面临枯竭，开发利用新能源迫在眉睫，而什么能源能满足人类可持续发展的需求？化学在新能源开发的过程中起着什么样的作用？扮演着什么样的角色？通过化学反应可以实现什么形式的能量转化？这正是本节课需要解决的问题，也是学生十分关心的问题。因而本节课教学定位于使学生认识化学在氢能源开发过程中的重要作用，认识化学反应可以实现能量转化和物质转变，运用化学方法可以解决能源危机，可以生成新的物质以满足生产、生活和社会发展的需要。这正是化学与能源开发、社会发展的关系所在！
四、教学目标：
1.通过对比传统能源和新能源使用的利与弊，认识到新能源开发使用的必要性和迫切性。
2.通过分析氢能源的优点，认识到氢能是未来最理想的能源；通过分析氢能的制取、存储和使用，了解理想的氢能源循环体系。
3.通过知识回顾和对化学电池的实验探究，使学生明确化学反应的能量可以转化为电能、热能等多种形式的能量，树立不同能量之间可以相互转化的观念。
4.通过梳理，使学生初步认识到化学反应不仅可以实现能量转化，而且还可以实现物质转变，明确化学与能源开发、社会发展的关系，明确研究化学的意义和价值。增强学生的能源意识和关心社会的责任感。
五、教学重点和难点：
1.教学重点：
①更好的认识氢能开发的意义，了解理想的氢能源循环体系。
②化学电池中，通过化学反应可以将化学能直接转化为电能。
2.教学难点：如何让学生明确化学能与电能的相互转化。
六、教学方法；问题引领，小组合作，实验探究，多媒体辅助。
七、教学过程：
教学阶段
教学活动设计
设计意图
技术支持
时间分配
教师活动
学生活动
导入课题
播放短片“来自于大自然界的馈赠”，同学们，大自然界馈赠给我们人类的是一些什么呢？----能源。今天我们来学习《化学与能源开发》
观看短片，了解能源在我们生活、生产中的开发和使用，体会能源之于我们人类的重要性。
将大量信息融合在短片中，借此回顾已有的知识，也作为这节课学习的一个信息支撑。
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2分钟
能源之于我们
初步明确什么是能源，以树立正确的能源观。通过想象、举例认识到能源之于我们人类的重要性和开发使用新能源的迫切性与必要性。
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3分钟
清洁高效的氢能
初步了解人类可开发使用的新能源，以及各种能源使用的利与弊，以此来对比认识理想的氢能源。初步形成思考问题的思路，培养化学思维。培养学生利用资料、分析资料、获得信息的能力。
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3分钟10分钟
化学电池的优点
认识电池使用的普遍性和重要性。
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化学电池的原理
通过演示实验和小组实验，体会化学反应过程中化学能到电能的转化，明确通过化学变化是可以实现能量的转化的，这节课的难点得以突破。学以致用，以更好的感受体会化学反应中能量转化。学会用一分为二的观点来评价和看待事物，培养分析问题、解决问题的能力。畅想未来，情感升华，树立努力学习的决心，增强社会责任感。
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10分钟5分钟3分钟
走入生活
树立环保意识和社会责任感。增强环保意识，树立正确的能源观、资源观和可持续发展的观点。使学生明确学习的目的，鼓励有理想的学习，感情得以升华。
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3分钟2分钟
分享与体会
同学们，今天我们知道了氢能是未来最理想的一种能源，通过设计制造一辆氢能汽车，我们认识了一种理想的氢能源循环体系，知道了借助化学反应，借助化学电池可以实现化学能到电能的转化。1.物质在发生化学变化时，化学能还有其他转化形式吗？2.谈一谈我们学习化学，研究物质及其化学变化的意义和价值。
与同学交流体会，分享心得。
学生的所思、所想、所感，学会与人交流和分享。
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2分钟
结束
通过化学反应，我们可以实现物质的转变，获得有用的物质，去除有害的物质；同时还可以实现能量的转化，作为我们开发使用新能源的依据，这正是我们化学与能源开发，社会发展的关系所在！能源之争一直是世界各国之间进行的一场没有硝烟的战争，人类对能源探索的脚步也永远不会停下来。在这个过程中，谁先拥有了知识，拥有了技术，谁就会拥有话语权，谁就会占得先机。我们每个同学都应该有这样高度的社会责任感和使命感，用知识和智慧武装我们的头脑，以便于将来更好的效力于社会，创造更加美好的明天！
紧扣课题，直指目标，凝练精髓，升华情感。
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2分钟
八、板书设计：
化学与能源开发
氢能：
【课前阅读】
鲁教版九年级化学第六单元
化学与社会发展
第一节《化学与能源开发》
氢能源-----21世纪最理想的能源
请同学们带着思考阅读下面的资料
1.
氢气做能源，其优点是什么？
2.
广泛使用氢能源，当前的困难是什么？
1、
制氢工艺
1.传统的制氢工艺方法：包括：电解水法、烃（ting）类水蒸气重整制氢法及重油（或渣油）部分氧化重整制氢法。电解水法制氢是目前应用较广泛且比较成熟的方法之一。该过程简单、无污染，但消耗电量大，应用受到一定限制。烃类水蒸气重整制氢是强吸热反应，需要外部供热。该过程热效率较低，反应温度较高，水过量,能耗高，造成资源的浪费。重油氧化重整制氢法，反应温度较高，制得的氢纯度低，不利于能源的综合利用。
2.新型生物制氢工艺：
传统的制氢方法需要消耗大量的不可再生能源，已经不能满足社会发展的需要。生物制氢技术是一种符合可持续发展战略的课题，已在全世界范围引起广泛重视。但现有的研究大多为实验室内进行的小型试验，试验数据亦为短期的试验结果，连续稳定运行期超过40天的研究实例在报道中亦很少见。即便是瞬时产氢率较高，长期连续运行能否获得较高产氢量尚待探讨，生物技术欲达到工业化水平尚需多年的努力。
3.理想的制氢方法：
目前科学家正在研究如何以低廉的成本制取大量的氢气。寻找合适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气，是最理想的制氢方法。
2、
贮氢方法：
氢气易燃易爆，难液化，贮存和运输既不方便也不安全。传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存容积小，还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。研究证明，在一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。
3、
氢氧燃料电池（课本136页
“多识一点”）
氢氧燃料电池是一种将氢和氧的化学能转换成电能的装置。在这种电池中，氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。其中参与反应的化学物质-----氢和氧，不是装在电池内部，而是分别由燃料电池外部的独立存储系统提供。因此，只要保证氢、氧反应物的供给，燃料电池就可以持续不断地产生电能。氢氧燃料电池的最大特点就是反应过程不涉及燃烧，化学能转化为电能的转化率高，同时还具有排气干净、噪音低和对环境污染小等优点。
（二）在刚才的短片中，你可以找到支撑我们当今社会发展的三大传统能源是什么？
【PPT展示】这是它们还可以被开采使用的年限，短则几十年，长不过百年。同学们，你有没有想过百年之后，没有了能源，我们的世界会是什么样子的？
能源之于我们，就像水对于鱼，空气对于我们人类一样的重要，而传统能源面临枯竭，那么我们必须要开发使用----新能源。
（一）
说文解字
什么是能源？你怎么理解？
能源：泛指一切可以给人类提供光、热、动力等有用能量的物质或者物质的变化。
回答：能量、资源、来源……
回答：煤、石油、天然气
想象、举例：没有煤，我们无法取暖、做饭、发电；没有天然气，我们无法做饭；没有石油，我们的汽车无法开动，我们可能没有衣服穿……
（三）刚才的短片中还提到了人类已经开发使用的新能源有？
你能从多方面、多角度（可否再生、对环境的影响、受客观条件的限制……）谈一谈传统能源与新能源使用的利与弊吗？
（三）【设计情境】若要制造一辆氢能汽车，我们在使用氢气时需要考虑哪些问题？
归纳：怎样制取氢气？怎样存储氢气？怎样安全使用氢气？
【启发讨论】根据所学的知识和课前的阅读资料，带着你自己的想法和组内同学交流，我们逐个解决这三个问题。
（二）通过以前的学习，你对氢能已经有了一定的了解。氢能的优点是什么？所以氢能被称为21世纪最理想的能源。
（一）有没有一种能源，既可以再生，又对环境没有任何负面影响，真正实现“零碳排放”呢？
【汇总、归纳、点拨】
1.
怎样制取氢气
通电使水分解，制取成本高----用太阳光使水分解，而仅仅光照，水不分解----加入催化剂----反应的化学方程式、反应过程中的能量转化----降低成本制取氢气
催化剂：
①不仅能改变反应的速率，还能改变反应的条件，使水在光照条件下分解为氢气和氧气。
②多相催化剂：用到一些贵金属。
2.
怎样存储氢气
可不可以将氢气储存在罐中？----易燃易爆
可不可以将氢气液化储存在罐中？----难液化
那将氢气储存在哪里会方便安全？----贮氢合金
3.
怎样安全燃烧氢气
燃料电池
回答：
太阳能、风能、地热能…..
【小组交流】
回答：氢能源
回答：
来源广
无污染
热值高
回答：
把水存到哪里
氢气怎么制出来
把氢气存到哪里
氢气怎么安全反应……
【小组交流】
结合课前阅读资料，组内同学互动、评价：
1.用水通电制氢气？在太阳光照下使水分解？
2.用罐装气体氢气？易燃易爆。
将氢气液化，罐装？氢气难以液化。
3.在燃料电池中，氢气和氧气可以安全地反应。
（一）、那么什么是“燃料电池”呢？其实啊，电池在我们的生活中很常见，比如在这些场景中都使用到电池，你认识的生活中的一些电池，你可以举例吗？
在交流网这么发达的今天，为什么电池的使用还有增无减呢？
回答：携带方便……
举例子：干电池、手机电池……
（二）、那电池中究竟发生了什么变化而释放出电能呢？同学们想不想一探究竟？
【演示实验一】
1.实验的现象是？
2.发生了什么反应？
3.你能从微观角度描述该反应的实质吗？试着用一句话概括。
【演示实验二】
1.回顾物理知识，电流是如何产生的？
2.结合此反应的微观过程，展开想象，分析解释为什么碳棒上会产生气泡？电流怎样产生的？
（四）、
1.那么燃料电池中，能量的转化形式是？同学们请看课本136页“多识一点”，多一点对燃料电池的了解。
介绍氢氧燃料电池的结构复杂，制作成本高，只是用在飞船、潜艇等少数场合。
（三）、在干电池中有这样一些化学物质：碳棒、锌、氯化铵等，当它工作时，会发生化学反应，锌失去电子，通过外部导线转移到碳棒上，氯化铵中铵根离子得到电子，电子的定向移动就形成了电流。
1.化学反应前后，能量是守恒的，是什么能量转化为了电能？
2.你可以给电池下个定义吗？
3.自制“水果电池”
2.请同学们评价一下“理想的氢能源循环体系”，它的理想之处在哪里？而它为什么又仅仅是个“理想”还没有被推广开来呢？
3.虽然有这么多的困难，但是科学家一直没有停止对氢能的研究。
①2017年2月，从河南传来好消息……
②青岛全国人大代表张思夏表示青岛市民有望在两年之内坐上氢能汽车……
我们有理由相信通过科学家的不懈努力，理想变成现实，我们开上了氢能源汽车，那我们的环境将会大大改善，我们的蓝天会更蓝，碧水会更清。
观察实验现象并描述。
和同桌一起回顾反应的实质并回答。
小组讨论、交流、解释
评价氢能源循环体系：
成本低、无污染、催化剂可以反复使用……
催化剂太贵，燃料电池的制作成本高……
看课本，
了解氢氧燃料电池
【分组实验】
回答：
化学能转化为电能
将化学能转化为电能的装置
（二）、1.废旧电池真的是“废物“吗？有人说“垃圾是放错了位置的资源”，我们可以用一定的物理方法或者化学方法将其中的锌、碳棒、氯化铵、二氧化锰回收回来再利用，以提取其中有用的物质，对其中有害的物质加以转化，这可以作为治理污染的思路。这样把看似废物实则不废的旧电池加以利用，这样做的意义是？
2.国外处理废旧电池的技术，我国废旧电池回收处理的现状。同学们，想不想我们国家的一些核心技术走在世界的前列？那我们当前的任务是------怀揣理想，努力奋斗。
回答：
长时间不用电池要取出来…..
用完的电池应该入有害垃圾箱、可回收物垃圾箱……
回答：
变废为宝、节约资源、减少污染、保护环境……
太阳光
光催化剂
H2O
H2+O2
能量
燃料电池
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