資源簡介

第十一單元　化學與社會發展
第一節 化學與能源開發
設計說明 當今社會，人類所使用的能量主要來自化石燃料的燃燒。化石燃料燃燒時會放出大量的熱，可以間接地產生電能，同時也會產生二氧化硫、氮氧化物等造成環境污染的氣體，這都是學生比較熟悉的。然而，化石燃料的儲量是有限的，人們對能源的需求卻是不斷增加的，并希望所用的能源來源廣泛、放熱量大、沒有污染。如何解決這樣的矛盾呢？這就需要開發和利用新的能源。那么，什么樣的能源最能滿足人們的需求，化學在新能源的開發中起著什么樣的作用，物質的化學能是否可以直接轉化為電能呢？這正是本節教學需要解決的問題。因此，本節教學應定位于使學生認識到化學反應可以為人類提供能量，物質的化學能可以轉化為多種形式的能量，運用化學方法可以解決能源危機。本節教材內容不多，聯系生產生活實際，使學生對能源現狀有一個正確認識，增強學生的能源危機認識，激發學生開發新能源的社會責任感。 能源在很大程度上依賴于化學過程，能源消費的90％以上依靠化學技術。怎樣控制低品位燃料的化學反應，使我們既能保護環境又能使能源的使用成本合理化是化學面臨的一大難題。化石能源的轉化及綜合利用至關重要。可再生能源的開發離不開以化學為核心的技術的發展，其他形式的新能源的開發和利用也都離不開化學科學研制的新型材料的支持。因此，通過本節課的學習，進一步使學生認識到化學科學在能源開發中的作用，完善化學科學的價值觀。化學反應所釋放的能量是現代能量的主要來源之一，研究化學反應中能量變化具有非常現實的意義。化學能量、能源觀的建立，不僅僅是為了教育學生節約能源、樹立環境保護意識，更側重培養學生的創新意識和創新能力，增強社會責任感。 教學目標 知識與技能 1.了解人類能源發展歷史。 2.認識在能源的開發利用過程中化學所起的作用。 3.明確化學反應產生的能量不僅可以轉化為光能和熱能，也可以轉化為電能等多種形式的能量，樹立不同能量之間可以相互轉化的觀念。 過程與方法 1.學會分析各種能源的優缺點。 2.根據能源的優缺點選擇合適的用途。 情感、態度與價值觀 1.增強學生的能源意識、強化學生關心自然、關心社會的責任感。 2.培養學生敢于質疑的精神。 重點難點 教學重點 1.氫能源的優點、氫能源的開發。 2.化學能和其他能源的轉換。 教學難點 1.氫氣作燃料未普及使用的原因。 2.化學能和電能的相互轉化。 教學方法 1.利用多媒體展示各種圖片，了解化學與社會生活的密切關系。 2.通過趣味實驗激起學生學習化學的興趣，觀察化學變化產生的現象。 教具、學具 多媒體、廢舊干電池、燒杯、鋅片、碳棒、稀硫酸、電流計等。 多媒體課件、新能源開發的有關素材等。 授課時數 1課時 教學過程 導入新課 師：同學們想一下這樣一個問題，火箭升空、汽車行駛、生火做飯都與什么有關？ 生：都與能源有關。 師：目前，我們使用的主要能源是什么？ 　　　　　　 煤　　　　　　　　石油　　　　　　　天然氣 生：化石能源。 師：展示與能源相關的圖片證明人類社會的發展離不開能源。 講授新課 教師提問：大家能否告訴我，人類最初使用的能源是從哪里獲得的？ 生答：柴草。 師：對！古代人主要利用柴草燃燒時發生的化學變化將化學能轉化為光能和熱能。柴草以其便宜易得得到廣泛應用。但隨著工業的發展，柴草因為其熱值低，受地理環境制約明顯，不便于運輸等缺點退出了主導地位。到了現代社會主要使用的能源是煤、石油和天然氣。 設疑：（投影）那么你知道化石燃料有哪些不足之處呢？ 交流討論：學生討論后發表觀點…… 師：觀察課本第94頁第一幅圖片，你能從中獲得哪些信息？ 投影：化石燃料的使用的年限。 年 生答：地球上蘊藏的煤炭資源將在今后200多年就能開采完，石油將在今后40多年開采完，天然氣也只能再繼續維持60多年。 師：地球上的化石燃料一旦被使用完，我們將面臨著嚴重的能源危機，如何解決目前全世界正面臨的能源危機，你有哪些措施呢？ 生：討論后，回答。 生答：1.提高能源利用率； 2.節約能源； 3.使用節能產品； 4.開發新能源。 中國節能產品標識 師問：你認為未來解決能源危機的最根本的方法是什么？ 生答：開發新能源。 師問：可供人類開發利用的新能源有哪些？ 生答：太陽能、氫能、風能、潮汐能、核能等。 投影： 　　　　　　 　　　　　　　 教師點撥：但是這些能源的使用都存在一些制約條件，如風力發電受季節影響，而且會影響候鳥的遷徙破壞生態；使用太陽能的成本高，能量密度低，不適合大型工廠的能量供應。有沒有更理想的新能源呢？ 生答：氫能。 師：對。下面我們來認識清潔高效的能源——氫能。 一、清潔高效的氫能 師：根據你所知道的有關氫氣的知識，就氫氣用作燃料的優點與同學進行討論、交流： 1.氫氣燃燒產生的熱量 2.氫氣燃燒的產物 3.制取氫氣的原料 4. 幾種燃料燃燒熱值的比較 生答：氫氣是理想的清潔高效能源，主要原因包括以下幾點： （1）氫氣熱值高； （2）燃燒產物是水，無污染； （3）制氫原料是水，來源廣。 師：請寫出氫氣燃燒的化學方程式。 生答：2H2＋O22H2O。（生板演） 教師點撥：氫氣可用于發射火箭、氫能源汽車等。 　　　　　　　 師：哪些方法可制備氫氣？（生板演） 生：討論后回答。 （1）實驗室制法：Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。 （2）水電解法：2H2O2H2↑+O2↑。 師問：氫能的優點這么多，氫能為什么沒有得到廣泛的應用？ 生：討論后回答。 （1）制氫問題：目前的制氫技術需要耗用大量的煤、石油、天然氣或電力，效率還比較低。 （2）儲氫問題：氫分子小，質量輕，容易逸失；氫氣易燃、易爆，不易儲存和運輸。 師：以上兩點確實極大地制約了氫氣作為能源被廣泛使用的空間。 設問：那么我們是否就此放棄氫氣這種新型能源呢？當然不能。那么我們當如何解決這個問題呢？ 生：思考，討論。 師：大家的思路非常好，這也是當今世界各國科學家們正在努力攻克的難題。現在，科學家們已經提出“理想的氫能源循環體系”。 投影：理想的氫能源循環體系 師問：仔細觀察圖片，思考理想的制氫氣的方法是什么呢？ 生：理想的制氫方法為尋找合適的光分解催化劑，使水在太陽光的照射下分解產生氫氣。 師：只要有光催化劑存在，將水放在太陽光下曬一曬，就能得到氫氣和氧氣了。在燃料電池中，氫氣和氧氣發生化學反應轉化為電能。燃料電池只是化學電池的一種。 設問：日常生活中你所用過的或者聽說過的電池有哪些呢？ 生答：…… 教師點撥：電池以它的體積小，電容量大，攜帶方便等特點，成為現代社會應用非常普遍的一種能源。下面我們就以電池為例來探究一下電池與化學之間有什么關系。 二、應用廣泛的化學電池 投影：展示電池的內部結構。 師：小心地剝開一節1號干電池，看看里面都有什么物質？ 生：碳棒、鋅皮、二氧化錳、炭黑、氯化銨。 探究實驗：1.把一塊鋅片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的燒杯中。觀察現象，并加以解釋。 生：思考，討論。 生答：鋅片表面有氣泡生成，碳棒無變化。說明鋅與稀硫酸發生反應，碳棒與稀硫酸不反應。 2.用導線將上述實驗中的鋅片和碳棒連接起來，并在導線中間連接一只靈敏電流計，碳棒連接正極，鋅片連接負極，觀察現象。 生：思考，討論。 生答：碳棒表面有氣泡產生，鋅片表面無氣泡，卻不斷溶解，說明發生了化學反應。電流計的指針發生偏轉，說明化學能轉化為電能。 設問：電流計指針發生偏轉說明了什么問題？ 生：產生了電流。 教師點撥：說明上述的裝置可以將化學能直接轉化為電能。科學家就是受類似的化學反應的啟示，研制成了化學電池。 化學電池：將化學能直接轉化為電能的裝置。 學生閱讀：課本第96頁多識一點：化學能是怎樣轉化為電能的。 設疑：水果中也含有酸性物質，也能與鋅發生反應，同學們想想能否用水果來制造電池，產生電能呢？ 師：布置家庭小實驗：自制水果電池。 實驗過程中，你有什么疑問？大家共同討論解決。 師：在化學電池中，物質之間發生了化學變化，同時物質的化學能轉化為電能釋放了出來。 課堂小結 1.我們使用的能源主要是通過化學反應將化學能轉化為熱能、光能、電能等，化學為人類的文明和社會的進步做出了自己的貢獻。 2.同學們要學好科學知識，讓文明的火種在我們的手中繼續傳承。 當堂達標 1.下列能源開發利用過程中，由化學能變成電能的是（　　） A.水力發電 B.風力發電 C.太陽能發電 D.燃料電池發電 答案：D 2.燃料電池是將化學能轉化為電能的裝置，下列燃料電池最清潔的是（　　） A. O2—CH4燃料電池 B. O2—C2H5OH燃料電池 C. O2—H2燃料電池 D. O2—CO燃料電池 答案：C 3.要節約現有能源，還要研究開發新能源。新能源是指（　　） ①氫能　②太陽能　③風能　④水能　⑤地熱能　⑥潮汐能　⑦電能 A.①②④⑦ B.①②③⑤ C.③④⑤⑥ D.①②③⑤⑥ 答案：D 4.氫氣可以用做推進火箭燃料是因為（　　） A.氫氣難溶于水 B.氫氣沒有顏色 C.氫氣燃燒釋放熱量多 D.氫氣沒有氣味 答案：C 5.物質的變化過程中伴隨著能量的變化。化學變化中通常伴隨著能量轉化，這是因為不同的物質包含的化學能大小不同，在化學變化中物質具有的化學能可以轉變為熱能、光能或電能等。 （1）舉出一個環境中吸收熱能的物理變化的例子：___________。 （2）鎂條燃燒時，部分化學能轉化為_______能和_______能。 （3）已知氫氣在氧氣中燃燒生成水的變化放出熱能。根據能量守恒原理，反應前氫氣和氧氣的混合物所包含的化學能比反應后的水所包含的化學能______（高或低），理由是__________________________。 答案：（1）冰融化成水 （2）熱　光 （3）高　反應時產生了熱能和光能 板書設計 第十一單元　化學與社會發展 第一節　化學與能源開發 一、清潔高效的氫能 1.氫氣是理想的清潔高效能源 2.制取氫氣的方法 3.大量使用氫能源需要解決的問題 二、應用廣泛的化學電池 化學電池：是一種將化學能直接轉化為電能的裝置。 教學反思

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