人教版五四制八年级化学 7.2燃料的合理利用与开发 教案

课题2 燃料的合理利用与开发
【教学目标】
1.知道物质发生化学变化时伴随着能量变化,既有放热反应,也有吸热反应;认识通过化学反应实现能量转化的重要性.
2.知道化石能源的用途;知道石油是由多种成分组成的混合物;了解通过石油的炼制可以得到液化石油气、汽油、柴油等产品;认识化石能源是人类重要的自然资源,对人类生活起着重要作用.
3.了解化石燃料的不可再生性,燃料充分燃烧的重要性,以及化石燃料燃烧对环境的影响;认识合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性;树立环境保护意识.
4.树立辩证认识问题的意识,正面认识化学的作用.
【重点】
1.认识化石燃料对人类所起的重要作用.
2.了解化学反应中的能量变化.
【难点】
培养学生独立思考、加工信息的能力.
【教学过程】导入一:
【提问】燃料燃烧放出的热量被广泛应用于生产生活中,你能举出一些例子吗?
【展示】定向爆破和烹饪的图片或视频.

【小结】烧烤、取暖、火箭升空、炼钢,生活中处处离不开燃料的使用.
[过渡语] 目前,人们使用的燃料大多来自于化石燃料.比如,煤、石油和天然气等.燃烧是一种典型的化学反应,可以放出大量的热.没有燃烧现象的化学反应也能放出热量吗?
一、化学反应中的能量变化
【实验探究】(1)在一个小试管里加入一小匙干燥的生石灰,然后再加入约2 mL水.
(2)在一支试管中加入几小段镁条,再加入5 mL盐酸,观察现象,并用手触摸试管外壁.
反应 生石灰与水反应 镁与盐酸的反应
现象

感觉

方程式 CaO+H2OCa(OH)2 Mg+2HClMgCl2+H2↑
结论

【现象】(1)试管壁发热.
(2)试管中有大量气泡冒出,试管壁发热.
【小结】不仅燃烧可以放热,很多化学反应都可以放热.
【讲解】生活中的各个角落都在使用燃料,正是因为燃料的燃烧,推动了历史的进步.火,是原始人类征服自然的武器.起初,当面对熊熊大火时,祖先们不知所措,惊恐万状.但人类的好奇心和探索欲战胜了恐惧和胆怯,慢慢地他们学会了用火来烧烤食物.熟食增强了人的体质,为身体发育提供了更多的营养,熟食使咀嚼机能减退,于是牙齿变小,颌部短,面貌变得愈来愈像现代人.
二、化石燃料的利用
[过渡语] 现在我们的生活中,经常使用的燃料大多是煤、石油和天然气等.因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的,所以我们称之为化石燃料.化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的,是不可再生能源.
思路一
1.煤和石油
【活动与探究】在生活中我们经常用煤气、汽油等作燃料,那么你知道它们是怎样形成的吗?
【回答】(1)为了使煤得到综合利用,将煤隔绝空气加热,就可以使煤分解成许多有用的物质,其中就有煤气.
(2)如果将石油加热炼制,利用石油中各成分的沸点不同,将它们分离,就可得到不同的产品,比如汽油、煤油、柴油等.
【评价】大家回答得非常好,关于这方面的资料下课后再多查点,开阔一下我们的视野.
【介绍】煤和石油都是由古代生物遗体埋在地层下,在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的.由于煤和石油的用途非常广泛,和人类的关系极为密切,所以,人们常把煤称为“工业的粮食”,把石油称为“工业的血液”.
【学生阅读】 阅读教材138页和139页的内容.
【设问】你从中学到了什么呢?
【回答】(1)煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物,主要含有碳元素,此外,还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质.
(2)将煤隔绝空气加热,可使煤分解成焦炭、煤焦油和煤气等.其中,焦炭可以冶金,煤焦油是重要的化工原料,焦炉气则是重要的燃料.这样煤就能被综合利用了.
【教师补充】黑乎乎的煤焦油是一个大宝库,已经从它里面分离出了上百种化合物,又进一步做成了各种有用的物质.
【拓展】(1)从油井中开采出来的石油,又称原油.原油通常显深棕色或黑色,常有绿色或蓝色荧光,有特殊气味,不溶于水,密度比水的稍小,没有固定的熔点和沸点.
(2)石油主要含有碳和氢两种元素,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素,它也是一种混合物.
(3)石油和煤一样,给它加热后,同样能得到很多产品.人们利用这些产品的燃烧,给工厂、农村、汽车、轮船、火车等提供所需要的动力和热量.
(4)在20世纪兴起了综合利用石油产品的工业——石油化工.科技工作者把燃料油中较大的分子裂解成小分子,然后把它们加工制造成各种产品,例如塑料、合成纤维、染料、洗涤剂等.
2.天然气
[过渡语] 有石油的地方一般都有天然气.天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物,其中最主要的是甲烷.下面,同学们注意按照教材139页实验7 - 4进行活动探究,做一做甲烷的燃烧实验.
【讨论】甲烷的燃烧实验讨论:
(1)观察甲烷颜色、状态.
(2)在实验结束后,烧杯上出现了什么现象?
(3)迅速把烧杯倒转过来,向烧杯内注入澄清石灰水后,振荡,又出现了什么现象?
(4)在实验开始时,点燃前为什么要先检验甲烷的纯度?
(5)在实验中烧杯的条件“冷而干燥”是实验成败的关键吗?为什么?
(6)这个实验说明甲烷中含有哪些元素?
(7)你能写出这个实验中涉及的化学方程式吗?
【结论】(1)甲烷是无色气体.
(2)甲烷燃烧时火焰明亮并呈蓝色,可以看到,烧杯内壁上有水滴生成.
【提问】有水滴生成,说明了什么问题呢?
【回答】说明甲烷的成分里一定含有氢元素.
【结论】向烧杯内注入澄清石灰水后,发现烧杯内澄清的石灰水变浑浊.
【提问】这一现象又说明了什么问题呢?
【回答】这说明甲烷燃烧时有二氧化碳生成,也就是说明了甲烷的成分里一定含有碳元素.
【教师讲解】甲烷是由碳和氢两种元素组成的化合物,化学式是CH4.它燃烧时生成二氧化碳和水,同时放出大量的热.
【板书】
CH4+2O2CO2+2H2O
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
【结论】点燃甲烷和氧气或甲烷和空气的混合物都很可能会发生爆炸,所以要先验纯.
【延伸】煤矿的矿坑里经常有甲烷逸出,由此,同学们想到了什么呢?
【回答】(1)煤矿里必须采取通风设施.
(2)煤矿里一定要严禁明火.
【结论】“冷而干燥”是这个实验成败的关键.“冷”有利于水蒸气的凝集,“干燥”可以判断是否有水滴生成.
这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素.
【介绍】在池沼的底部常常含有甲烷,通常也称池沼中的气体为沼气.在我国农村,利用沼气可解决生活用燃料问题.

沼气的制取和利用
3.合理利用与开发化石能源
【讲述】在日常生活中,有时燃气灶或煤炉的火焰呈现黄色或者橙色,锅底出现黑色.此时就需要调节一下灶具或炉具的进风口.你们家的燃气燃烧时是哪种呢?如果燃烧不充分,应该怎么办呢?
【讲述】燃烧产物中的粉尘是雾霾的罪魁祸首,产物中的二氧化硫和氮的氧化物会造成酸雨,这些
产物会造成空气污染.
【思考】燃烧不充分的原因,讨论使燃料充分燃烧的方法.
【讲解】因为在许多情况下,不能直接燃烧固态煤,如汽车或拖拉机等;或者虽然能够直接燃烧,但效率很低,如蒸汽机车热利用率只有8%,一般民用煤炉只有20%左右.所以在石油、天然气不足的情况下,不得不考虑把煤加工成为气态的、液态的或固态的高级清洁燃料的问题,以提高煤的热量的利用和减轻环境污染.煤在加工过程中,本身的潜在能量会受到一些损失,但由于加工成的气态或液态燃料的热利用率高,因此在一些情况下,煤经过气化或液化而取得的热效率高于直接燃煤.
现在还有相当大的一部分锅炉直接燃烧煤.对低硫煤可以采用粉煤锅炉,但需加烟道脱硫装置.对高硫煤,要用沸腾床燃烧系统,掺石灰实行炉内脱硫和降低氮氧化物的生成.以上方法都是为了减轻污染、保护环境.
【小结】化石燃料一方面要进行综合利用,另一方面要使化石燃料充分燃烧.
充分燃烧要考虑两点:燃烧时要有足够的空气;燃料与空气要有足够大的接触面积.
【板书设计】课题2 燃料的合理利用与开发
第1课时
一、化学反应中的能量变化
放热:燃烧等化学反应.
吸热:需要加热的化学反应.
二、化石燃料
1.煤和石油

2.天然气
(1)甲烷的物理性质:无色、无味的气体,密度比空气小,极难溶于水.
(2)甲烷的燃烧:CH4+2O2CO2+2H2O.
(3)燃料的充分燃烧:一是燃烧时要有足够的空气;二是燃料与空气要有足够大的接触面积.
【作业布置】
【教学反思】
课题2 燃料的合理利用与开发
第2课时
【教学目标】
1.了解使用氢气、天然气(或沼气)、石油液化气、酒精、汽油和煤等燃料对环境的影响,懂得选择对环境污染较小的燃料.
2.认识新能源开发的重要性.
【重点】
1.了解燃料对环境的影响,懂得选择对环境污染较小的燃料.
2.认识新能源开发的重要性.
【难点】
1.燃料燃烧造成空气污染的原因.
2.选用燃料的依据.
3.新燃料及能源的优点.
【教学过程】
【讲解】煤是我们最常用的燃料,给我们的生活带来了很多便利,但是,任何事物都是有两面性的,化石燃料的燃烧,在造福我们的同时,也带来了一些问题.二氧化硫、二氧化氮易溶于水,当溶解在雨水中时,就形成了酸雨.
【展示】图片.


【讲解】人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料.然而,化石燃料的形成并非那么简单.
【展示】投影.

【介绍】从这两个图中,我们可以看出煤、石油、天然气等化石燃料的形成并非一日之功,它们要经过数百万年才能形成.但人类目前掠夺式的开发,会给我们的子孙后代造成什么样的影响呢?下面我们一起看一组数据,大家估算多少年后我国的石油和天然气将被耗尽?
我国1998年化石燃料储量及年产量
探明储量 年产量
石油 32.7亿吨 1.6亿吨
天然气 1.37×104亿立方米 217亿立方米
煤 1145亿吨 12.4亿吨
三、使用燃料对环境的影响
[过渡语] 生活中离不开燃料和燃烧,生活中的常用燃料有哪些?使用燃料对环境会产生什么影响?
【展示】煤:主要含有C元素,还含有少量的H、N、S、O等元素.
石油:主要含有C元素和H元素,还含有少量的N、S、O等元素.
由于煤、石油都含有碳、硫、氮这三种元素,所以燃烧后会生成CO2(导致温室效应)、CO(有毒)以及SO2、NO2(造成酸雨)等气体.
【讨论】试说明酸雨可能对环境造成怎样的破坏,应采取怎样的防治和保护措施?
【学生讨论、交流】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、含铅化合物和烟尘等.
【小结】减少汽车尾气对空气污染的措施有:
(1)改进发动机的燃烧方式,以使汽油能充分燃烧.
(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,禁止含铅物质排放.
(4)使用压缩天然气(CNG)或液化石油气(LPG)作燃料.
(5)在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料.
【板书】
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
【讨论】使用车用乙醇汽油有什么好处?
【回答】可以适当节省石油资源,在一定程度上减少汽车尾气的污染,并且,可以通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏而得到,是可再生能源.已经有很多地区使用了乙醇汽油.
思路二
【引入置疑】三大化石燃料是什么?煤中含有哪些元素?根据煤作为燃料的原理是利用碳与氧反应放出的热量来判断煤燃烧后会生成什么物质.
【阅读思考】(1)什么是酸雨?思考酸雨有哪些危害?应采取怎样的防护措施?
(2)汽车用的燃料是什么?它们燃烧后会对环境造成哪些污染?
(3)如何来防治汽车尾气的污染?
(4)燃料燃烧对环境的污染主要来自哪些方面?应如何防治?
【讨论交流】学生按问题进行思考、阅读、讨论、探究、交流学习活动;教师全面关注学生,倾听学生讨论,收集探究情况,参与学生活动.
(1)学生阅读问题、观察实验并独立思考;
(2)学生在学习小组内(一般以前后两桌四人为一组)讨论探究和交流;
(3)学生在全班进行讨论和交流(每个学习小组推选一名学生交流本组讨论探究结果).
【引导探究】(1)三大化石燃料是煤、石油、天然气,煤中主要含C元素,还含有H、N、S、O等元素(教师先复习三大大气污染物),燃烧后生成的污染物有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等.
(2)酸雨是溶解有二氧化硫和二氧化氮的雨水.可能造成的危害有:影响农作物的生长、破坏植被、腐蚀岩石、建筑物,引起土壤酸化和地下水酸化.防治的方法是减少煤中的含S量.
(3)汽车用的燃料主要有汽油、柴油.燃烧后排放的污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘.
防治的方法有: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,禁止含铅物质排放,同时,加大检测尾气的力度,禁止没达到环保标准的汽车上路;④使用清洁能源,如压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)等.
【小结】(1)燃料的燃烧给人类的生活带来了很多方便,促进了社会的进步与发展,但是有些燃料在燃烧的同时,却对环境造成了影响.
(2)燃料燃烧对空气的污染原因主要有:
①硫等杂质的燃烧;
②燃烧不充分;
③未燃烧物的排放.
防治措施是:
①杂质开发,综合利用;
②使燃料充分燃烧.
(3)解决燃料燃烧对空气造成污染的根本方法就是开发和使用新的燃料及能源.
四、能源的利用和开发
[过渡语] 随着人类对能源的需求越来越多,化石燃料等不可再生能源面临枯竭,对环境的负面影响也很大,开发新的能源就成了人类越来越迫切的要求.
【活动】引导从氢气的性质、制备来探究,回忆氢气的性质,推出氢气是最清洁的燃料.从制备考虑其应用前景.
【展示】(1)实验室制取氢气的反应原理是:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑.
(2)实验室制取氢气的简易装置:

收集方法为排水法收集氢气;向下排空气法收集氢气.
【讨论与交流】氢能源的优点:①氢气可以以水为原料来制取,原料来源广泛;②燃烧放热多;③燃烧后的产物是水,无污染.
【讨论】氢气和天然气都可以作为燃料.目前,天然气作为燃料使用已经非常广泛了,而氢气还不能作为燃料被广泛应用,为什么?
【小结】(1)氢气的优点:
a.资源丰富,可再生;
b.燃烧放热多;
c.生成物不污染环境.
(2)氢气的缺点:
a.制取成本高;
b.储存、运输困难.
【提问】目前,人们可以开发利用的新能源有哪些?
【回答】新能源的种类包括太阳能、风能、核能、地热能、水能、潮汐能等.
【提问】为什么要开发新能源呢?
【回答】解决化石能源枯竭问题,减少环境污染.
思路二
【设置疑问】(1)煤和石油等化石燃料燃烧时会造成空气的污染,因此我们要提倡使用清洁燃料,你知道的清洁燃料有哪些?
(2)在街上吃火锅时,有的火锅下面燃烧的是一种外观类似于冰的一种物质,它真的是冰吗?
(3)在实验室中,氢气是如何制取的呢?你对氢气作为一种清洁燃料的认识有哪些?
(4)现代社会对能量的需求量越来越大,化学反应提供的能量已不能满足人类的需求.我国各地区及世界各国也都在利用和开发新的能源.你知道有哪些能源是可被人类利用的吗?
【阅读思考,讨论交流】学生根据问题进行思考、阅读、讨论、探究、交流学习活动;教师全面关注学生,倾听学生讨论,收集探究情况,指导并参与小组活动.
(1)学生阅读问题、观察实验并独立思考;
(2)学生在学习小组内(一般以前后两桌四人为一组)讨论探究和交流;
(3)学生在全班进行讨论和交流(每个学习小组推选一名学生交流本组讨论探究的结果).
【引导探究】(1)乙醇、氢气、太阳能、风能等都属于清洁燃料.
(2)乙醇是一种清洁能源,它是无色透明、具有特殊气味的液体,易挥发,能与水以任意比互溶,而且还是一种优良的有机溶剂.乙醇俗称酒精,由碳、氢、氧三种元素组成,化学式为C2H5OH.乙醇是以高粱、玉米、小麦、薯类等为原料,经过发酵、蒸馏而制得的.吃火锅时,在火锅下燃烧的一种外观类似于冰的物质其实是一种固体酒精.根据乙醇的组成,推断燃烧后生成什么物质呢?
(3)乙醇作燃料,有哪些优缺点呢?
(4)氢气本身无毒,极易燃烧,燃烧产物是水,被认为是最清洁的燃料.
2H2+O22H2O
在实验室中,氢气常用锌与稀硫酸反应来制取,你能根据实验室制取氢气的原理确定实验室制取氢气的实验装置吗?
(5)氢气作燃料,有哪些优缺点呢?
【小结】(1)乙醇燃烧后的生成物是水和二氧化碳,燃烧的化学方程式为:
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
由于乙醇燃烧时能放出大量的热,所以它被用作酒精灯、内燃机等的燃料.在汽油中加入适量的乙醇作汽车燃料,可节省资源,减少汽车尾气的污染.
(2)乙醇作燃料的优点是:制取成本较低,较易贮存,污染少,是可再生能源.缺点是:完全燃烧时产生二氧化碳,会导致温室效应,不完全燃烧时生成一氧化碳,会危害健康,污染空气.

(3)实验室制取氢气的反应原理是:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑.
实验室制取氢气的简易装置:

(4)氢能源的优点:
①氢气可以以水为原料来制取,原料来源广阔;
②燃烧放热多;
③燃烧后的产物是水,无污染.
缺点:制取成本较高,贮存困难.
(5)可供人们利用的新能源有:太阳能、风能、核能、地热能、水能、潮汐能等.
【板书设计】课题2 燃料的合理利用与开发
第2课时
三、使用燃料对环境的影响
1.为人类的生活生产提供了能源保障.
2.C2H5OH+3O22CO2+3H2O.
3.给环境带来了危害.
四、能源的利用与开发
1.Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑.
2.太阳能、风能、核能、地热能、水能、潮汐能等.
【作业布置】
【教学反思】