資源簡介

第9章　化學與社會發展
第1節　能源的綜合利用
【教學目標】
1.知道三大化石燃料:煤、石油、天然氣,了解化石燃料的形成過程、組成及其不可再生性。
2.了解煤和石油的綜合利用,知道石油煉制的幾種主要產品及其用途。
3.了解化石燃料燃燒對環境的影響。
4.通過知識回顧及實驗探究,使學生明確化學反應產生的能量不僅可以轉化為光能、熱能,也可以轉化為電能等多種形式的能量。
5.通過分析氫氣用作燃料的優點,使學生認識到氫能是未來最理想的能源。
【教學重點及難點】
重點:
1.三大化石燃料的形成過程、組成及其不可再生性。
2.煤和石油的綜合利用。
3.化學電池。
4.氫能源的優點。
難點:
1.化學變化中能量的變化及其應用。
2.燃料充分燃燒的條件和意義。
3.化學能和其他形式的能的相互轉化。
【學法指導】自主學習,合作探究
【教學媒體】多媒體
【教具準備】教學設備:計算機投影儀、錄像機
實驗相關器材及用品:試管、滴管、廢舊干電池(1號)、燒杯、電流計、鋅片、碳棒、生石灰、鎂條、稀鹽酸、稀硫酸等。
學生準備:教材、學案等課堂用品。
【授課教案】
教學流程 教師活動 學生活動 設計意圖
創設情境 導入新課 【播放視頻】南方網訊 “在經濟持續增長的中國,需要巨大的能源供應,缺電、缺煤將意味著什么,誰來供應中國經濟的發展,這將是我們面臨的又一大嚴峻挑戰。” 【思考】材料說明了什么 如果沒有化石能源我們應該怎么辦 觀看、聆聽、交流討論。 閱讀、討論。 學生交流討論,思考回答:節約能源,不浪費能源;開發新能源…… 激發學生對能源開發的危機感,體會能源開發的重要性。 通過創設情景來集中學生精力,激發學生的學習興趣,可以使學生很自然地參與到教學過程中來。
化石燃料 的利用 1.煤、石油 【過渡】目前,人類生活所需要的能量大多來自于燃料的燃燒,那么在生活生產中使用最多的燃料是什么燃料呢 【介紹】煤、石油、天然氣都屬于化石燃料,它們都是由古代動植物的遺骸經過長期復雜的變化形成的。 【投影】展示煤、石油、天然氣的形成過程。 【閱讀】引導學生閱讀課本,并歸納總結煤和石油的主要組成及其綜合利用方法。 【小結】煤:混合物,主要含有C,此外,還含有少量的H、N、S、O等元素。 (1)煤的綜合利用:隔絕空氣加熱(化學變化),使煤分解成焦炭、煤焦油和焦爐氣等。 (2)石油:混合物,主要含有C、H元素,此外,還含有少量的N、S、O等元素。石油的綜合利用:加熱煉制(物理變化),利用各種成分的沸點不同進行分離。 學生傾聽并觀看圖片,了解煤、石油、天然氣的形成過程。 學生閱讀、思考討論并歸納。 煤:工業的糧食 石油:工業的血液 學生傾聽、理解、記錄。 思考石油的綜合利用是物理變化,煤的綜合利用是化學變化的原因。 培養學生從圖片等資料中獲取信息的能力。 培養學生的自主學習能力和歸納總結能力。 培養學生對知識進行歸納整理的能力。 通過播放實驗視頻,使學生觀察到明顯的實驗現象,讓學生真實感知甲烷的可燃性。
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2.天然氣 【過渡】除了煤和石油外,天然氣也是一種重要的化石燃料。 【講解】天然氣主要成分:甲烷(CH4) 【投影】播放甲烷燃燒的實驗視頻,引導學生觀察、記錄實驗現象。 【小結】甲烷是無色氣體,具有可燃性,甲烷燃燒時火焰明亮并呈藍色,可以看到,燒杯內壁上有水滴生成。 【提問】有水滴生成,說明了什么問題呢 【追問】向燒杯內注入澄清石灰水后,澄清石灰水變渾濁,又說明了什么問題呢 【講解】甲烷是由碳和氫組成的化合物,化學式是CH4。它燃燒時生成二氧化碳和水,同時放出大量的熱。這個實驗說明甲烷中含有碳元素和氫元素。 【小結】CH4+2O2CO2+2H2O 【延伸】煤礦的礦坑里經常有甲烷逸出,由此,同學們想到了什么安全問題呢 【介紹】在池沼的底部常常含有甲烷,通常也稱池沼中的氣體為沼氣。在我國農村,利用沼氣可解決生活燃料問題。 【投影】展示沼氣的制取和利用圖片。 學生思考、討論交流后回答。 學生觀看實驗視頻,觀察、描述實驗現象,填寫課本表格。 學生思考、討論交流,利用已學知識進行分析、回答。 【小結】說明甲烷的成分里一定含有氫元素。 【小結】這說明甲烷燃燒時有二氧化碳生成,也就說明了甲烷的成分里一定含有碳元素。 學生傾聽、理解、記錄,嘗試書寫化學方程式。 學生思考、討論后回答,并互相評價。 【小結】煤礦里必須采取通風設施。 學生觀看投影,了解沼氣的制取和利用。 培養學生利用已有知識分析問題并解決問題的能力。 培養學生的分析推斷能力,訓練有關方程式的書寫。 培養學生利用所學化學知識解決實際問題的能力。 結合農村生活實際,學以致用。
合理利用 化石燃料 【過渡】目前,人類所消耗的能量大多來自化石燃料,而化石燃料的形成需要經過數百萬年,且資源有限。化石燃料已經面臨被耗盡的危險,下面我們一起看一組數據,大家估算多少年后我國的石油和天然氣將被耗盡 【提問】同學們認為怎樣利用才可以使化石燃料的使用期限得以延長呢 【提問】在實際生活中我們是怎樣來克服這些困難的呢 【投影】展示蜂窩煤的運用。 【講解】在人們擔心化石燃料將被耗盡時,科學家已經發現了未來新能源——可燃冰。 學生傾聽、了解化石燃料的資源現狀,并分組進行計算。 對照教材圖計算 學生傾聽、理解、記錄。 【小結】應合理開采,并節約使用。 學生思考、分組討論后回答,并互相評價。 如果我們能提高煤等燃料的利用率,就相當于延長煤的使用期限。要使燃料燃燒通常考慮兩點:一是要有足夠的空氣;二是要使燃料與空氣有足夠大的接觸面。 學生展望未來。 通過計算化石燃料僅剩的使用年限,使學生增強社會責任感和危機意識。 學生結合生活和生產實際,充分認識合理、節約化石燃料的必要性。 培養學生利用所學化學知識解決實際問題的能力。 拓展學生的知識面。
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創設情境 引導探究 討論交流 展示評價 【投影】模式一、【課件展示】展示一幅優美的自然風景圖畫,并配上優美的音樂。 【講述】人類一直生活在空氣清新,風景如畫的美好世界里。可是工業革命以后,人類突然發現,在我們生活的世界里,天不再是那么湛藍,水不再綠,空氣不再清新。思考,造成這種現象的原因是什么 【總結】煤和石油產品的燃燒會污染空氣,今天我們就探究燃料的使用對環境造成的影響。 模式二、視頻播出中央電視臺2017年“十面霾伏”。 閱讀、交流、討論。 看視頻、思考 通過真實的社會情境,激發學生產生學習熱情。 加強愛國主義教育
使用燃料對 環境的影響 【過渡】下面同學們仔細閱讀課本內容,你能從中學到什么知識 【投影】展示煤和石油的組成元素資料,引導學生分析分別燃燒后可能產生的污染空氣的氣體。 【分析】煤和石油都含有碳、硫、氮這三種元素,所以燃燒后會生成CO2(溫室效應)、CO(有毒)以及SO2、NO2(造成酸雨)等氣體。 【視頻】酸雨危害 【討論】引導學生分組討論、交流:根據上述探究,試說明酸雨可能對環境造成怎樣的破壞,應采取怎樣的防止和保護措施 學生閱讀、思考。 學生觀看資料,分組討論分析煤和石油燃燒后產生的污染性氣體。 觀看、思考,并分組討論交流。 【小結】酸雨腐蝕建筑、雕像、森林,使水質、土壤酸化 學生思考、討論交流。汽車尾氣中的主要污染物:一氧化碳,未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等。 學生學會辯證的看待事物的兩面性。 培養學生將已學知識運用到現實生活中,從而解決實際問題的能力。 培養學生的觀察能力和從相關資料中得出有效信息的能力。
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探究新知 【過渡】開發和利用新能源也正是化學家們非常關注的熱點問題。能源作為推動社會進步的動力,化學在能源的開發和利用過程中發揮著極其重要的作用;誰能說一說人們正在開發和利用的新能源有哪些呢 【播放媒體】 【提問】在我們的生活周圍你見過哪些利用新能源的例子 【播放多媒體】展示以太陽能為能源的太陽能熱水器、太陽能電池、光能手表和以地熱為能源的溫泉等。 【小結】新能源有很多優點,但也有缺點,以風能為例,其缺點:受氣候影響較大;不能運輸;不能隨身攜帶等。 交流討論回答:正在開發和利用的新能源有太陽能、地熱能、風能、核能、潮汐能…… 觀看圖片。 討論回答。 思考回答。 利用圖片激發學習的欲望。 積極主動與他人進行交流和討論,清楚地表達自己的觀點,逐步形成良好的學習習慣和學習方法。
化學電池 【過渡】在燃料電池中氫氣和氧氣發生了化學反應;通過燃料電池能釋放出能量來……燃料電池是化學電池的一種。那么,在日常生活中用到或聽說過的電池有哪些呢 應用廣泛的化學電池 【播放多媒體圖片】 【提出問題】電池有體積小、電容量大、移動方便等特點,在現代社會的生產和生活中得到廣泛應用。電池中的電能是怎樣產生的呢 【展示】一只一號干電池(小心地剝開電池,指導學生描述電池的構造,包括碳棒、金屬外皮、黑色粉末固體物質)。投影干電池的構造圖。 交流討論。 觀察、討論。 思考、交流。 仔細觀察、描述電池的構造。 讓學生了解生活中的化學電池。 通過實驗探究培養學生分析、觀察、實驗設計、實驗操作等能力,積極主動與他人進行交流和討論,清楚地表達自己的觀點。
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化學電池 【講解】碳棒的成分是石墨,金屬外皮的成分是金屬鋅,黑色粉末固體物質的成分是碳黑、二氧化錳,在黑色粉末和鋅皮之間的白色糊狀物主要成分是氯化銨。其中,碳棒作正極,鋅皮作負極。 【思考】為什么電池能輸出電能呢 請同學們觀察以下兩組實驗,對比它們的裝置和現象有何不同。同時思考:這二者之間有什么因果關系 由此你能得出什么結論 【演示實驗1】將從電池中取出的碳棒和鋅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯里,觀察現象。 【演示實驗2】化學能轉化為電能 實驗儀器:燒杯、碳棒、鋅片、導線若干、電流表、稀硫酸。　　　 【實驗步驟】用導線將碳棒與電流表正極相連,鋅片與電流表負極相連,然后碳棒、鋅片一起插入盛有稀硫酸的燒杯中。 【思考】這兩個實驗的現象有何異同 【小結】“實驗1”中的鋅片上有氣泡冒出,碳棒上沒有任何現象;“實驗2”中的鋅片在不斷溶解,碳棒上有小氣泡產生。同時觀察到電流表的指針發生偏轉。 科學家就是受類似的化學反應的啟發,研制成了化學電池:一種將化學能直接轉化為電能的裝置。常見的電池大多是化學電源。 仔細觀察實驗,對比它們的裝置和現象有何不同,分析得出結論。 觀察討論,仔細觀察實驗現象,討論回答:鋅片表面有氣泡生成,碳棒無明顯現象。 思考回答:“實驗2”說明產生了電流。 結合實驗現象討論研究并總結。 實驗 現象電流表的指針發生偏轉,鋅片表面不斷溶解,碳棒表面有氣泡產生化學 方程式Zn+H2SO4H2↑+ZnSO4電流表偏 轉原因燒杯中發生了化學變化,在這種條件下,化學變化可以產生電流,將化學能轉化為電能能量轉化 的形式化學能直接轉化為電能
培養學生根據實驗現象分析問題的能力。
氫能 【過渡】那么,有沒有這樣一種能源,它燃燒得很干凈,生成的產物是水,不會造成環境污染;與天然氣相似,它能夠通過管道進行控制與運輸;制取這種能源的原料在地球上大量存在呢 有。它是人們正在研究開發的理想能源——氫氣。 清潔高效的氫能 【提出問題】你對氫能源了解多少 哪些方法可以制備氫氣 與其他能源相比,氫氣用作燃料有哪些優點呢 請同學們從以下三個方面進行討論、交流: 1.制取氫氣的原料。 2.氫氣燃燒的產物。 3.氫氣燃燒時產生的熱量。 學生思考,總結交流:(1)電解水;(2)活潑金屬與酸反應。 氫氣用作燃料有許多其他燃料所不及的優點。氫氣可以用水作原料來制取。燃燒相同質量的氫氣和石油,前者放出的熱量是后者的3倍。氫氣燃燒的產物只有水。 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。
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氫能 【討論交流】一方面從單位質量燃燒產生的熱量來考慮;另一方面從燃燒的產物來考慮。另外氫能不僅清潔高效,還是未來理想的能源。這是因為地球上有充足的水源,為獲得氫能提供了充足原料;氫氣單位質量發熱量高;燃燒的產物只有水,對環境不會造成任何污染,且水可以循環利用。 【提出問題】氫氣有如此多的優點,堪稱理想能源,為何目前氫氣沒有廣泛使用呢 閱讀教材相關內容進行思考。 【追問】那么,我們是否就此放棄氫氣這種新型能源呢 如果不能,我們應當如何解決這個問題呢 【展示】理想的氫能源循環體系。 【思考】請結合氫氣作為燃料的優點和缺點,仔細觀察這幅圖,能從中得到哪些信息呢 【總結】只要有光催化劑的存在,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;水和氫氣可以循環使用…… 學生總結交流,氫氣作為新能源的局限性:1.易燃、易爆。2.難以液化。 3.儲存和運輸不安全、不方便。 交流討論。 交流討論。 交流討論。 了解利用太陽能制備氫氣的原理,并會觀察圖表。
歸納總結 本課知識重點, 展示思維導圖。 強調結構、性質、用途的關系 梳理本課知識脈絡 將知識結構化和系統化,形成良好學習習慣
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板書設計 第9章　化學與社會發展 第1節　能源的綜合利用 一、化學反應中的能量變化 二、化石燃料的利用 1.煤和石油: 煤:混合物,主要:C,少量H、N、S、O等元素。 煤的綜合利用:隔絕空氣加熱(化學變化),使煤分解成焦炭、煤焦油和焦爐氣等。 石油:混合物,主要:C、H元素,少量N、S、O等元素。 石油的綜合利用:加熱煉制(物理變化),原理:各種成分的沸點不同。 2.天然氣: 主要成分:甲烷(CH4) 3.合理利用和開發化石能源: 未來新能源——可燃冰 4.燃料燃燒對空氣的影響 煤的燃燒 三、清潔高效的氫能 1.氫能源的三個優點: 原料來源廣、熱值高、燃燒產物無污染。 2.推廣使用氫能源要解決的問題: (1)如何廉價地制取氫氣。 (2)氫氣的存儲和運輸問題。 四、應用廣泛的化學電池 化學電池:化學能轉化為電能

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