資源簡介

課題2： 燃料的合理利用和開發
教學目的：
知識與技能：
1、知道化石燃料是人類重要的自然資源，對人類生活起著重要的作用；同時，了解化石燃料的不可再生性，認識合理開采和節約使用化石燃料的重要性。
2、了解化學反應中的能量變化，認識燃料充分燃燒的重要性。
3、知道石油煉制出的幾種主要產品及其用途。
過程與方法： 創設情境→探究實驗→得出結論→聯系實際→拓展視野。
情感態度與價值觀： 通過對化石燃料的形成、使用年限、對人類所起的重要作用的了解，使學生認識到合理開發的重要性，培養節約利用資源的意識。
教學重點： 1．了解化石燃料的形成過程和不可再生性。
2．認識化石燃料對人類所起的重要作用。
3．了解化學反應中的能量變化。
4．知道石油煉制的幾種主要產品及用途。
教學難點： 1．培養學生獨立思考、加工信息的能力。
2．拓展性課題“煤和石油的綜合利用”。
教具準備：
教師用具：(1)投影儀，冷而干燥的燒杯，試管，小燒杯，玻璃片；
(2)CH4氣體，鎂條，鹽酸，氫氧化鋇晶體，氯化銨晶體。
課時安排： 2課時
教學過程
第一課時
一.化學反應中的能量變化
實驗7-3 .在一支試管中加入一小匙干燥的生石灰，再加入2 mL水，觀察現象，并用手觸摸試管外壁。
現 象 生石灰和水劇烈反應，產生大量水蒸氣，放熱。
手的感覺 熱或燙手。
分 析 生石灰和水劇烈反應，產生大量水蒸氣，并放出熱量，說明這是一個 放熱反應。
結論：化學反應在生成新物質的同時，還伴隨著能量的變化。而能量的變化通常表現為熱量的變化。其中，放出熱量的為放熱反應，吸收熱量的為吸熱反應。
化學反應都伴隨著能量變化，通常表現為熱量變化
放熱反應1.所有的燃燒。 2.金屬和酸的反應
吸熱反應C+CO22CO CaCO3CaO+CO2↑ 2H2O2H2↑+O2↑
利用化學反應放出熱量的實例
生活燃料的使用：做飯、取暖等；還有發電、燒制陶瓷、冶煉金屬和發射火箭；開山炸石和拆除危舊建筑；等等
二.化石燃料的利用
生活中經常使用的燃料有煤、石油和天然氣，我們常稱它們為化石燃料。它們是不可再生能源。
（一）.煤和石油 （閱讀課本138~139頁，思考下列問題）
1、煤是純凈物還是混合物？主要組成元素是什么？還含有哪些少量元素？
2、煤完全燃燒的產物有哪些？
3、如何將煤綜合利用？
將煤隔絕空氣加熱，生成焦炭、煤焦油、煤氣等。（煤干餾[化學變化]后的綜合利用，既可以充分利用煤的資源，還可以極大的減少污染。）
4、煤氣的主要成分有哪些？氫氣H2 甲烷CH4 一氧化碳CO 其他氣體
石油----工業的血液：是古代動植物遺體在地層下經過非常復雜變化而形成的一種粘稠液體。它是由多種物質組成的混合物。主要含有C、H元素，還含有S、O、N等元素。
討論：石油可直接用做燃料嗎？石油產品中有哪些是常用的燃料？
不可以，因為石油是混合物，里面有很多的雜質,導致石油的易燃度減低而且直接燃燒石油會產生很多的廢氣,污染環境如果把石油的原油提煉后會分解出多種產物如:汽油，煤油
瀝青，柴油等,可以充分利用。
石油蒸餾：根據各成分的沸點不同進行分離。（物理變化）
（二）.天然氣
天然氣的成分？為混合物，主要成分為甲烷氣體。
甲烷是一種無色密度比空氣小的氣體。極難溶于水。
在有石油的地方，一般都有天然氣的存在。天然氣的主要成分是甲烷（CH4)（俗稱沼氣）。
[實驗7-4]觀察甲烷的顏色、狀態。點燃從導管放出的甲烷（點燃前，要先檢驗甲烷的純度），在火焰的上方罩一個冷而干燥的燒杯。過一會兒，觀察燒杯上的現象。迅速把燒杯倒過來，向燒杯內注入少量澄清的石灰水，振蕩，觀察現象。
現象 火焰明亮且呈藍色，放熱；燒杯內壁上有水珠澄清的石灰水變渾濁
CH4 + 2O22H2O+ CO2
CO2+Ca(OH)2=H2O+CaCO3↓
這個實驗說明甲烷中肯定含有氫元素、碳元素.
（1）甲烷還存在于池沼的底部（常稱為沼氣）
（2）甲烷還存在于煤礦的坑道中。甲烷混在空氣中達到一定程度時，遇火會發生爆炸。
[討論]人工能制取沼氣嗎？
把秸稈、雜草、人畜糞便等廢棄物放在密閉的沼氣池中發酵，就可產生甲烷。
在我國農村利用沼氣，不僅可以解決生活用燃料問題；還能綜合治理環境衛生問題。
[探究]：如何鑒別H2、CO、CH4這三種氣體？
（三）、合理利用和開發化石能源
1、化石燃料形成的時間非常長，儲量有限。化石燃料屬于不可再生能源。人類目前消耗的能量主要來自化石燃料。
我國2004年化石能源探明儲量、年產量及開采年限
探 明 儲 量 年 產 量 開采年限
石 油 23億噸 1.74億噸 約13年
天然氣 2.23x104億立方米 408億立方米 約55年
煤 1145億噸 9.9億噸 約116年
2、燃料不充分燃燒的危害：
燃料燃燒不充分時，產生黑煙，并生成CO等物質，使燃料的利用率降低，浪費資源，且污染空氣。
3、使燃料充分燃燒通常需要考慮兩點：
1.燃燒時要有足夠多的空氣
2.燃料要與空氣要有足夠大的接觸面
討論：工業上有時使用煤等固體燃料，為了使燃料與空氣有足夠的接觸面，你認為應將固體燃料進行怎樣的處理？
加工成小塊、打成粉末、做成蜂窩多孔形狀
4、可燃冰的學名為“天然氣水合物”，化學式為CH4.xH2O是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”。“冰塊”里甲烷占80%—99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方學者稱其為“21世紀能源”或“未來能源”。但是可燃冰埋藏于海底的巖石中，如果在開采中甲烷氣體大量泄漏于大氣中造成的溫室效應將比二氧化碳更加嚴重。所以還需要解決技術上的問題。
第二課時
2、汽車用燃料的燃燒
尾氣中的主要污染物有CO，末燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵
3、減少汽車氣對空氣的污染可采取的措施:
（1）使用催化凈化裝置
（2）使用無鉛汽油禁止含鉛物質的排放
（3）改進發動機的燃燒方式,使汽油能充分燃料
（4）改用壓縮天然氣（CNG）或液化石油氣（LPG）
（5）在汽油中加入乙醇（混合物）既節省汽油，又減少污染。
四、能源的利用和開發
1.乙醇（化學式C2H5OH）俗稱酒精。
物理性質: 有特殊氣味，密度比水小 ,能與水互溶，易揮發
化學性質: 可燃性,燃燒時放出大量的熱.
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
優點：無污染 、熱效率高、節省汽油、減少汽車尾氣污染
制取：高梁、玉米、薯類經過發酵，蒸餾可得酒精(可再生能源)
2.氫氣（H2）-----最清潔的能源
燃燒產物是水，不空氣，被認為是理想的清潔、高能(液氫完全燃燒放出的熱量約為等質量甲烷的2倍多，同質量汽油的3倍多)燃料
氫氣的實驗室制法：常用鋅和稀硫酸反應制取氫氣
化學方程式是: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
氫氣作能源的三大優點：無污染；發熱量高；來源廣，可再生
氫氣作能源的局限：制取成本高，貯存困難
3.人們正在開發利用的能源：
太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能和核能等
[課后練習題]
1、為了減少酸雨的產生有下列措施：（１）少用煤作燃料；（２）把工廠的煙囪建高；
（３）在酸化的土壤中加石灰（４）燃料脫硫（５）開發新能源，其中有效的措施是 （ 　）
Ａ、（１）（２）（３）　 Ｂ、（２）（３）（４）　Ｃ、（１）（４）（５）　 Ｄ、（１）（３）（４）
2、氫氣是一種綠色能源，科學家們最新研制出利用太陽能產生激光，再利用激
光使海水分解得到氫氣的新技術其中海水分解可以用化學方程式表示為
２Ｈ2Ｏ==２Ｈ2 +Ｏ2 下列說法不正確的是 （ ）
Ａ、TiO2在反應中作氧化劑 Ｂ、水分解不產生污染物
Ｃ、TiO2在反應中作催化劑 Ｄ、該技術可以將太陽能轉化為氫能
3、下列各變化過程中，不會釋放出一氧化碳的是 （ ）
A．綠色植物的光合作用 B．石油 C．汽車排放的廢氣 D．煤氣的泄漏
4、近年來，部分大中城市的公交車使用壓縮天然氣（CNG）代替汽油燃料，這樣做的好處是（ ）
A．減少了污染，空氣更清新 B．汽車行駛速度更快
C．運輸成本更低 D．汽車發動機的使用壽命更長
5、國家決定推廣使用乙醇汽油，所謂乙醇汽油就是在汽油中放入適量的乙醇混合而成的一種燃料。下列敘述錯誤的是（ ）
A．乙醇汽油是一種新型化合物 B．由石油可以制得汽油
C．使用乙醇汽油會減少SO2、NOX等有害氣體的排放
D．用玉米、高粱的籽粒經發醇可制得乙醇，乙醇是綠色能源
6、人們在工作、生活中，為了防止事故，常采用一些安全措施，下列措施安全的是（ ）
A．發生煤氣泄漏，立即關閉閥門，打開門窗通風 B．掏空沼氣池前進燈火實驗
C．點燃木條檢查液化石油氣是否泄漏 D．到小煤窯里挖煤用火把照明
7、有關環境問題的認識中錯誤的是（ ）
A．機動車尾氣的排放會污染大氣 B．大量燃燒化石燃料會導致“溫室效應”
C．植樹造林有利于遏制沙塵暴的發生 D．大量使用含磷洗衣粉不會污染水源
二、填空
8、乙醇的組成元素有 三種，其化學式為 ，其中碳的質量分數為 ，乙醇燃燒的化學方程式：
9、煤燃燒時會排放出 、 等污染物。這些氣體溶于雨水，會形成 ，酸雨的危害是 、 等。
10、CO2、CO、CH4三種含碳的物質，按所含碳元素質量分數由大到小的排列順序為 。
11、目前我國正在實施“西氣東輸”工程，將通過管道把我國西部的天然氣輸往長江三角洲地區和沿線城市。天然氣的主要成分是（填化學式） ，
天然氣燃燒的化學方程式：
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