資源簡介

課題2 化石能源的合理利用
第1課時
一、教學目標
1.了解化石能源的種類、組成及特點，認識化石能源是不可再生的重要自然資源。知道甲烷的可燃性和主要用途。
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。
二、教學重難點
重難點：化石能源的綜合利用
三、教學準備
教學PPT及相關視頻。
試劑和器材：甲烷、澄清石灰水、導管、燒杯、火柴等。
四、教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
環節一 創設情境 引入新課 【導入】目前，人類利用的能量大多來自化石能源，如煤、石油和天然氣等。這些化石能源及其加工后的產品常被用作燃料，因此化石能源也被稱為化石燃料。 【過渡】那么，化石能源是如何被利用的？這節課我們就來學習這方面的知識。 傾聽、思考。 創設情境，激發學生的求知欲。
環節二 新課講解 【展示】展示煤的形成、石油和天然氣的形成 煤的形成 石油和天然氣的形成 【總結】化石燃料是由古代生物的遺骸經過一系列復雜變化形成的，是不可再生能源。 【過渡】接下來我們一一來認識這幾種化石能源。 【講解】 煤被稱之為工業的糧食和黑色的金子。煤是一種復雜的混合物，主要含有碳元素，此外，還含有H、O、N、S等元素。 煤的綜合利用，可以通過將煤隔絕空氣加強熱分解（即煤的干餾）來實現，可得到許多有用的物質，如焦炭（冶金工業的重要原料）、煤焦油（重要的化工原料）等。也可以通過煤與其他物質反應來實現，如煤的氣化，可得到煤氣等物質。煤氣是由一氧化碳、氫氣和甲烷等組成的混合氣體，可用作居民生活燃氣和化工原料。 注意：這里煤的干餾、煤的氣化都屬于化學變化。 從地下開采出來的石油叫作原油，一般是黏稠的液體。 石油常被稱之為工業的血液。石油也是一種復雜的混合物，主要含有C、 H兩種元素，還含有少量S、N、O等元素。 將石油加熱并使用催化劑煉制，再利用各成分的沸點不同進行分離（即石油的分餾），可得到多種燃料和化工原料，使石油得到綜合利用。 注意：這里石油的分餾屬于物理變化。 根據石油各成分沸點的不同，可分離出液化石油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等，它們各自的用途如圖。 注意：液化石油氣是石油化工的一種產品，加壓后可儲存在鋼瓶中，一般作為燃料使用。液化石油氣易燃易爆，其鋼瓶內壓強較大，使用時要注意安全。 【指導閱讀】請同學們閱讀課本P170頁資料卡片——石油和煤的綜合利用，嘗試歸納石油和煤的綜合利用途徑。 【總結】 【過渡】認識了煤和石油的綜合利用，接下來我們繼續認識天然氣。 【講解】 有石油的地方，一般都有天然氣存在。 我國是世界上最早利用天然氣的國家。明代的《天工開物》記載了我國古代勞動人民利用天然氣熬制井鹽。 天然氣主要含有由碳和氫組成的氣態碳氫化合物，其中最主要的成分是甲烷（CH4）。 甲烷的物理性質 ① 通常狀況下為無色、無臭的氣體； ② 難溶于水，密度比空氣小。 收集方法：向下排空氣法、排水法。 【演示實驗】播放視頻：甲烷氣體及其燃燒 【實驗記錄】 結論：甲烷具有可燃性，是可燃氣體，燃燒生成二氧化碳和水。 注意：點燃甲烷前一定要檢驗純度。 【講述】池沼中產生的沼氣的主要成分是甲烷。我國有些農村地區把農作物的秸稈、雜草、人畜糞便等廢棄物放在密閉的沼氣池中發酵，就會產生沼氣，可用作燃料。 【過渡】甲烷還是可燃冰的主要成分，什么是可燃冰？ 【指導閱讀】請同學們閱讀課本P172頁可燃冰的相關內容。 【總結】海底埋藏著大量可燃燒的“冰”——可燃冰。 形成：可燃冰是在高壓和低溫條件下形成的，主要成分是甲烷水合物。 優點：具有熱值高、儲量巨大等優點，有望成為未來新能源。 缺點：如果開發和利用不當，有可能引發地質災害和溫室效應加劇等問題。 開采現狀：2017年，我國在南海神狐海域進行的可燃冰試采獲得成功，創造了產氣時長和產氣總量的世界紀錄。 【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】（1）按下表所示的化石能源儲量和年產量，估算大約多少年后將可能沒有可開采的煤、石油和天然氣。 （2）在下圖中表示你的估算結果，談談你對化石能源使用與開發的看法。 【總結】 （1）分別需要50.3年、18.5年、30.5年。 （2）； 化石能源是不可再生能源，儲量有限，有計劃的開采，防止過度，節約，合理利用。 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。 觀看，傾聽。 傾聽、理解、記憶。 閱讀課本，提取信息。 傾聽、理解、記憶。 傾聽、理解、記憶。 觀看視頻或教師演示實驗，記錄實驗現象并分析。 傾聽、理解、記憶。 閱讀課本，提取信息。 傾聽、理解、記憶。 交流討論并回答。 通過觀看圖片，簡單了解幾種化石燃料的形成過程，進而認識化石能源是不可再生的重要自然資源。 通過教師講解，讓學生了解煤和石油的組成、特點以及煤和石油的綜合利用，知道幾種相關化工產品及其用途。特別注意：煤的干餾、煤的氣化都屬于化學變化，而石油的分餾屬于物理變化。 培養學生閱讀能力、提前信息能力。幫助學生歸納石油和煤的綜合利用。 通過教師講解，讓學生了解天然氣的相關知識，如組成、特點等，以及天然氣的主要成分——甲烷的物理性質和收集方法。 通過播放視頻或教師演示實驗，讓學生進一步直觀認識甲烷的物理性質，重點理解可燃性。培養學生實驗探究能力。 了解沼氣的主要成分是甲烷。 培養學生閱讀能力、提前信息能力。通過歸納總結，幫助學生認識可燃冰。 通過讓學生估算當前化石燃料可使用的年限，來引導學生知道要合理利用與開發化石能源。
環節三 拓展延伸 【播放】煤的形成 觀看視頻。 拓展學生的知識面。
隨堂作業 PPT展示。 做題。 通過習題鞏固本節所學知識。
環節四 課堂小結 展示PPT第19頁。 傾聽并理解。 幫助學生梳理本節知識，便于學生記憶。
五、板書設計
課題2 化石能源的合理利用
第1課時
一、化石能源的利用
1．煤和石油（都是混合物）
①煤的綜合利用
②石油的綜合利用
2．天然氣（主要成分是甲烷）
①甲烷的物理性質
②甲烷的化學性質
③可燃冰
6 / 6(共20張PPT)
—— 第七單元 能源的合理利用與開發 ——
課題2 化石能源的合理利用
第1課時
1.了解化石能源的種類、組成及特點，認識化石能源是不可再生的重要自然資源。知道甲烷的可燃性和主要用途。
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。
學習目標
重難點
天然氣
石油
煤
化石能源
（化石燃料）
化石能源是如何被利用的？
化石能源是由古代生物的遺骸經一系列復雜變化形成的。
化石能源的利用
煤的形成
石油和天然氣的形成
不可再生能源
煤
煤的干餾
與其他物質反應
混合物，主要含C，還含有H、O、N、S等
化學變化
焦炭——冶金工業的重要原料
煤焦油——重要的化工原料
煤氣——用作居民生活燃氣和化工原料
A
B
C
煤
工業的糧食
黑色的金子
1. 煤和石油
化石能源的利用
由CO、H2和CH4等組成的混合氣體
如：煤的氣化
隔絕空氣、加強熱
石油
石油
混合物，主要含C、 H，還含有少量S、N、O等
物理變化
分餾
液化石油氣
汽油
煤油
柴油
潤滑油
石蠟
瀝青
原理：利用石油中各成分的沸點不同。
加熱+催化劑煉制，
利用沸點不同分離
從地下開采出來的石油叫作原油，一般是黏稠的液體。
注意：液化石油氣易燃易爆，其加壓后儲存在鋼瓶內壓強較大，使用時要注意安全。
工業的血液
石油和煤的綜合利用
煤
隔絕空氣加熱到上千攝氏度
焦爐煤氣
粗氨水
焦炭
煤焦油
合成
……
裂解
相對分子質量較小的分子
轉化
石油中相對分子質量
較大的分子
2. 天然氣
化石能源的利用
大慶油田
陸地和海洋油田生產。
明代《天工開物》記載了利用天然氣熬制井鹽。
渤海油田
我國是世界上最早利用天然氣的國家。
天然氣主要含有由碳和氫組成的氣態碳氫化合物，其中最主要的成分是甲烷（CH4）。
甲烷的物理性質
① 通常狀況下為無色、無臭的氣體
② 難溶于水，密度比空氣小
2. 天然氣
化石能源的利用
排水法
向下排空氣法
演示實驗
甲烷氣體及其燃燒
實驗記錄
實驗內容 現象 化學方程式
甲烷燃燒，火焰上方罩一個干冷的燒杯
往燒杯中倒入澄清石灰水，振蕩
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
點燃
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O
火焰呈淡藍色，放出熱量，燒杯內壁出現水霧
澄清石灰水變渾濁
結論：
甲烷具有可燃性，是可燃氣體，燃燒生成二氧化碳和水。
注意：點燃甲烷前一定要檢驗純度。
沼氣的主要成分是甲烷。
沼氣的制取和利用圖
可燃冰
具有熱值高、儲量巨大等優點，有望成為未來新能源。
② 優點：
① 形成：
在高壓和低溫條件下形成的，主要成分是甲烷水合物。
如果開發和利用不當，有可能引發地質災害和溫室效應加劇等問題。
③ 缺點：
2017年，我國在南海神狐海域進行的可燃冰試采獲得成功，創造了產氣時長和產氣總量的世界紀錄。
④ 開采現狀：
從我國南海開采的可燃冰樣品
陸地凍土區可燃冰實物樣品
按表所示的化石能源儲量和年產量，估算大約多少年后將可能沒有可開采的煤、石油和天然氣。
合理利用與開發化石能源
化石能源 儲量 年產量
煤 2 079億噸 41.3億噸
石油 36.89億噸 1.99億噸
天然氣 63 393億立方米 2075.8億立方米
2021年我國化石能源儲量和年產量
思考討論
在圖中表示你的估算結果，談談你對化石能源使用與開發的看法。
≈50.3年
≈18.5年
≈30.5年
拓
展
小
課
堂
1.天然氣、沼氣、可燃冰的主要成分都是甲烷，下列說法錯誤的是（ 　）
A．天然氣不屬于化石燃料
B．沼氣是可再生能源
C．合理開發可燃冰可以有效緩解能源危機
D．在一定條件下，當甲烷與空氣達到一定比例時會發生爆炸
A
三大化石燃料：煤、石油、天然氣
2.下列關于燃料綜合利用的說法正確的是（ 　）
A．石油分餾制得汽油、柴油等產品
B．煤在空氣中加強熱制得焦炭、煤油和汽油等產品
C．石油的分餾和煤的干餾均屬于化學變化
D．石油是由一些沸點不同的化合物組成的混合物，不加熱就可以直接燃燒
A
解析：
B、煤隔絕空氣加強熱可制得焦炭、煤焦油和煤氣等產品；
C、石油的分餾屬于物理變化，煤的干餾屬于化學變化；
D、石油是由一些沸點不同的化合物組成的混合物，燃燒需要同時具備三個條件，所以不加熱不會直接燃燒。
3.我國南海海底含有大量的“可燃冰”。“可燃冰”外形似冰、可以燃燒，其中主要含有甲烷水合物。下列說法正確的是（ 　）
A．通常狀況下，天然氣和水就能結合成“可燃冰”
B．“可燃冰”燃燒時只生成水
C．“可燃冰”能燃燒，說明水具有可燃性
D．開采“可燃冰”時，甲烷泄漏會造成溫室效應
D
解析：
A、“可燃冰”是在低溫、高壓的條件下形成的；
B、“可燃冰”主要含有甲烷水合物，所以燃燒會生成二氧化碳和水等；
C、“可燃冰”主要含有甲烷水合物，具有可燃性，但是水沒有可燃性。
課堂小結
通過本節課的學習，我們知道了：
01
煤和石油
02
天然氣
甲烷的物理性質：無色無臭氣體，難溶于水，密度比空氣小
甲烷的化學性質：在氧氣中燃燒：
課題2 化石能源的合理利用
第
1課
時
煤的綜合利用：隔絕空氣加強熱、氣化等，可得到焦炭、煤焦油、煤氣等
石油的綜合利用：加熱、催化劑煉制，再利用沸點不同分餾，可得到液化石油氣、汽油、煤油等產品
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
點燃
可燃冰
再見

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