資源簡介

課題2 燃料的合理利用與開發
一、教學目標
1．了解化學反應中的能量變化，認識化學變化放出能量的重要性；
2．了解煤、石油、天然氣等化石燃料的組成和用途；
3．知道甲烷的性質，主要是化學性質；
3．知道化石燃料的不可再生性和合理開采和節約化石燃料的重要性；
4．了解化石燃料燃燒對環境的影響；
5．認識使用和開發清潔燃料及各種能源的重要性。
二、教學重難點
重點：1．化學反應中能量的變化；
2．煤、石油、天然氣三大化石燃料；
3．甲烷燃燒及產物的檢驗。
難點：1．化學反應中能量的變化；
2．燃料充分燃燒的條件和意義。
三、教學過程
【問題引入】我們知道，做飯可以有多種方式，如木柴、煤炭、燃氣等。同學們，你們家采用哪種方式做飯呢？
【過渡】生活經驗告訴我們，木柴、煤炭、燃氣等都屬于燃料，燃料燃燒會放出巨大的熱量以供給人們生活所需要的能量。
【交流討論】只有通過燃燒才能獲得能量嗎？下面食物的加熱原理是什么呢？
【PPT展示】自熱米飯、自嗨鍋。
【講解】這些食物中都會配有食品專用發熱包，其主要成分是生石灰，使用方法是將發熱包放入飯盒中，加入水。而生石灰與水會發生化學反應，放出熱量，以加熱食物。
CaO+H2 O= Ca(OH)2
所以，除利用燃料燃燒提供的能量之外，還可以通過一些化學反應得到能量。
【探究實驗】實驗內容：1.鎂條與稀鹽酸反應； 2.氯化銨與氫氧化鋇反應 。
【現象與總結】
實驗 1.鎂條與稀鹽酸反應 2.氯化銨與氫氧化鋇反應
現象 有大量氣泡產生，試管外壁發熱 錐形瓶外壁發冷
結論 鎂與稀鹽酸反應放出熱量 氯化銨與氫氧化鋇反應吸收熱量
化學方程式 Mg + 2HCl ==MgCl2+H2↑ 2NH4Cl+Ba(OH)2=BaCl2+2NH3↑+2H2O
【總結與交流】
化學反應發生的同時，往往都伴隨著能量的變化。
有些化學反應的過程中會放出大量的熱，這種反應通常稱作放熱反應，如：氧化鈣與水的反應、鎂與鹽酸的反應等。
有些化學反應的過程中會吸收大量的熱，這種反應通常稱作吸熱反應，如：碳與二氧化碳的反應等。
【講解】化學反應中的能量不僅表現在熱能轉化上，還表現在電能和光能轉化等方面，如化學電池的原理是化學能轉化為電能，而我們利用蠟燭照明就是將化學能轉化為光能。此外還有很多化學能在生活和生產中的應用案例。
【交流討論】舉例說明化學反應中的能量變化在生活和生產中的應用。
【總結】最常見的就是生活燃料的使用，如利用化學反應產生的能量做飯、取暖等；其次，人們還利用燃燒等化學反應產生的能量發電、冶煉金屬、燒制陶瓷、發射火箭等；再次，爆炸是燃燒的一種急劇現象，瞬間能產生巨大能量，可用來開礦采煤、開山炸石、拆除危舊建筑等。
【過渡】由此可見人類生活離不開化學，離不開燃料，因此我們要合理利用與開發燃料。目前，人們使用的燃料主要來源于三大化石燃料：煤、石油和天然氣。
【學生活動】閱讀教材，說一說化石燃料的形成過程。
【總結】化石燃料是由古代生物的遺骸經過一系列復雜變化而形成的，屬于不可再生能源。
【講解】
1. 煤的組成和利用
煤是一種復雜的混合物，主要含有碳元素，還含有少量氫、氮、硫、氧等元素。將煤隔絕空氣將強熱，可發生化學變化，得到焦炭、煤焦油、煤氣、粗氨水等物質。
2.石油的組成和利用
石油是一種黏稠油狀液體，主要含碳、氫元素，根據石油各成分沸點的不同，可分離出汽油、柴油、煤油、潤滑油、石蠟、瀝青等，是一種重要的化工原料。
3.天然氣
天然氣主要是由碳和氫組成的氣態碳氫化合物，主要成分是甲烷（CH4），天然氣燃燒時發出淡藍色的火焰，生成二氧化碳和水，即CH4+O2CO2+H2O
重點提示：天然氣是可燃性氣體，點燃前一定要驗純。
【過渡】煤、石油、天然氣是三大化石燃料，屬于不可再生能源，近幾年隨著人們對能源需求量的日益增大，它們面臨著被開采枯竭的現狀。
【交流討論】下圖為我國化石能源可開采年限，根據圖示，談談你對化石燃料使用與開發的看法。
【總結】因此合理利用與開發化石能源成為人們目前面臨的迫切問題。
合理利用能源可從使燃料充分燃燒，提高燃燒利用率入手，一是提供充足的空氣；二是使燃料與空氣有足夠大的接觸面積。
【過渡】對于化石能源的開發，人們又發現一種新的能源—可燃冰。請看視頻。
【播放視頻】《可燃冰——未來的新能源》
【問題】煤等化石燃料的燃燒，給人類提供能量的同時，也給人類生存的環境帶來了污染，請同學們根據教材內容總結一下：化石燃料的燃燒對空氣造成污染有哪些方面的原因？
【總結與交流】
化石燃料的燃燒對空氣造成污染有如下方面的原因：
1．燃料中的一些雜質如硫等燃燒時，產生空氣污染物如二氧化硫等；
2．燃料燃燒不充分，產生一氧化碳等；
3．未燃燒的碳氫化合物及炭粒、塵粒等排放到空氣中形成浮塵。
【講解】煤燃燒時排放出SO2、NO2等氣體，這些氣體或氣體在空氣中發生反應后的生成物溶于雨水，會形成酸雨。酸雨對建筑物、金屬制品、土壤、森林等都有破壞作用?；剂先紵龝r排放大量的CO2等污染物，會加劇“溫室效應”，導致兩極冰川融化，海平面上升等。
【講解】另外，以汽油或柴油為燃料的多數是汽車，它們燃燒時會生成一些未完全燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物、煙塵和一氧化碳等，隨汽車尾氣直接排放到空氣中會造成空氣污染。
【學生活動】閱讀教材，說一說采取哪些措施能減少這類污染呢？
【總結】
1．改進發動機的燃燒方式，使汽油能充分燃燒；
2．使用催化凈化裝置，使有害氣體轉化為無害物質；
3．使用無鉛汽油，禁止含鉛物質排放；
4．加大檢測尾氣力度，禁止未達環保標準的汽車上路。
【過渡】還可以改善汽車的燃料使用和汽車的制造技術，如：制造新能源汽車；使用壓縮天然氣或液化石油氣為燃料等。
【講解】目前乙醇作為一種汽車燃料也在我國某些地區推廣使用，乙醇俗稱酒精，可通過高粱、玉米和薯類等發酵、蒸餾制得，屬于可再生能源，而且污染少。
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
【問題】隨著科學技術的發展，和人們對美好環境的追求，人們正在尋找各種無污染的清潔能源，太陽能、風能、核能、地熱能、水能和生物質能等清潔能源的應用也越來越普遍。氫氣則是一種最理想的清潔能源，你知道它有哪些優點嗎？
【總結】氫氣本身無毒、極易燃燒、放熱量高、燃燒產物是水。
2H2+O22H2O
【講解】目前制取氫氣的成本還太高、貯存也困難，作為燃料暫時還不能廣泛使用。隨著科技的發展，對氫能源的開發已取得了很大進展，氫氣終將會成為主要能源之一。
氫氣可以通過電解水制得，在實驗室里常用鋅和稀硫酸反應來制得，反應的化學方程式是：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
【課堂小結】
通過本節課的學習，我們知道：
1．物質發生化學反應的同時，伴隨著能量的變化，通常表現為熱量變化，即有放熱現象或吸熱現象發生。
2．化石燃料包括煤、石油、天然氣等，是重要的能源。
3．使燃料充分燃燒通?？紤]兩點：一是燃燒時要有足夠的空氣（或氧氣）；二是燃料與空氣要有足夠大的接觸面。
4．使用燃料對環境的影響。
5．能源的利用和開發。
【課堂練習】略
【板書設計】
燃料的合理利用與開發
一、化學反應中的能量變化
吸熱反應：
放熱反應：
二、三大化石燃料及其利用
1．煤和石油（都是混合物）
2．天然氣（主要成分是甲烷）
甲烷——最簡單的有機物。
物理性質：
化學性質：
3．合理利用與開發化石能源
三、使用燃料對環境的影響
四、能源的利用和開發
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