沪教版（上海版）九年级化学上册：4.4 化学燃料（绿色能源）-教案

4.4化学燃料（共1课时）第1课时绿色能源一、设计思想化石燃料是生活和生产中常用的燃料，煤、石油和天然气等对于学生来说也并不陌生。教学中主要通过引导学生自己思考、阅读和讨论，来学习有关煤和石油和天然气的知识，养成自学能力；结合化石燃料不可再生性，以及其燃烧对环境的影响，认识使用清洁燃料和开发新能源以及保护环境的重要性；通过提供资料、让学生课外查阅资料、上网等方法获取更多的知识，拓宽视野，逐步形成信息、资料的收集、筛选能力。二、教学目标1.知识与技能（1）知道煤、石油、天然气是当今世界最重要的三大化石燃料；（2）知道煤、石油、天然气的主要成分及所含元素；（3）知道石油炼制出的重要产品及其用途；（4）知道开发绿色能源的几种途径。2.过程与方法（1）通过石油炼制方法的学习，认识合理开采节约使用和综合利用化学燃料的方法；（2）通过化学反应中的能量变化，认识使燃料充分燃烧的方法。3.情感态度与价值观（1）知道化学燃料的不可再生性，感悟合理开采节约使用和综合利用化学燃料的重要性。（2）知道化石燃料的燃烧会带来温室效应、热污染、大气污染，形成环保、节能意识。三、重点和难点教学重点：化学燃料、合理开采和使用化石燃料的重要性教学难点：化学反应中的能量变化四、教学用品药品：锌粒、稀硫酸等仪器：简易启普发生器、酒精灯、纸杯等媒体：电脑、投影仪五、教学流程1.流程图6/6 2.流程说明[1]化学提供人类合理使用能源的方法。人类使用能源经历了三个阶段，薪柴→煤炭→石油、天然气→以再生能源为基础的新能源。[2]带着问题阅读教材P120～124。问题：1．煤是怎样形成的？2．石油和天然气是怎样形成的？3．煤、石油和天然气主要成分是什么？4．煤、石油和天然气这些能源可再生吗？[3]讨论：为了节约能源，工业上如何综合利用煤？煤气的主要成分有哪些？煤燃烧时排出哪些有害气体？怎样的防止煤燃烧对环境的影响？[4]讨论：石油能否直接石油？石油的炼制原理是什么？石油产品主要有哪些？是纯净物还是化合物？有什么用途？[5]讨论：“西气东输”的物质？天然气的主要成分是什么？甲烷有哪些物理性质吗？点燃甲烷前是否要验纯？写出甲烷燃烧的化学方程式。[6]小结：煤、石油和天然气三大化石燃料的比较。[8]图片展示氢能的开发研究、应用研究资料。[9]讨论：用氢气作燃料有哪些优点？如何大量获得氢能？如何储存氢气？氢气在使用过程中有哪些困难？你认为还可以开发哪些能源？[10]小结：绿色能源六、教学案例1.教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图世界能源结构的发展历程【讲述】能源是人类生存和发展的重要物质基础，是从事各种经济活动的原动力，也是社会经济发展水平的重要标志。【投影】化学提供人类合理使用能源的方法。人类使用能源经历了三个阶段，薪柴→煤炭→石油、天然气→以再生能源为基础的新能源。【讲述】化学科学的发展，增进了人类对自然的认识，一种新能源的出现和能源科学技术的每一次重大突破，都带来世界性的经济飞跃和产业革命，极大地推动着社会的进步。目前，人类正处在化石燃料逐渐减少，努力开发新的替代能源的发展时期，因此，合理开采节约使用和综合利用化石燃料，同时积极开发新能源，对维持人类社会的可持续发展具体重要意义。【提问】你知道的燃料有哪些？哪些燃料称为化石燃料？【倾听、观看】【回答】煤、石油和天然气认识能源对人类发展的重要性复习回顾旧知识引出课题【板书】4．4化学燃料【阅读、回答】6/6 化石燃料一、化石燃料煤、石油和天然气【提问】1．煤是怎样形成的？2．石油和天然气是怎样形成的？3．煤、石油和天然气主要成分是什么？4．煤、石油和天然气这些能源可再生吗？【要求】带着上述问题阅读教材P120～124内容【小结】1．煤、石油和天然气是不可再生的自然资源2．煤、石油和天然气都是混合物3．煤、石油和天然气组成元素以碳、氢为主【提问】1．为了节约能源，工业上如何综合利用煤？2．煤气的主要成分有哪些？3．煤燃烧时排出哪些有害气体？4．怎样的防止煤燃烧对环境的影响？【小结】煤燃烧时排出二氧化硫（SO2）、二氧化碳（NO2）等污染物；这些气体溶于雨水，会形成酸雨，污染环境；同时煤直接燃烧的利用率也不高。因此，生活生产中使用煤时可脱硫后再使用，或除去烟道气中的有害气体再排入，或加工成煤气等再使用，或开发新能源取代。【提问】1．石油能否直接使用？2．石油的炼制原理是什么？3．石油产品主要有哪些？是纯净物还是化合物？有什么用途？【小结】石油是“工业的血液”，是当今世界上最重要的液体化石燃料。石油和石油化工是我国国民经济的支柱产业。但石油也是不可再生性资源，因此，为了可持续发展，综合利用和高效率的使用石油具有重要意义。【提问】植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成煤。煤是复杂的混合物，主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O等元素以及无机矿物质由生物遗骸被泥沙掩埋后经长期复杂变化而形成石油。石油是一种黏稠状的液体，它主要含有碳和氢两种元素，是多种物质组成的饿混合物。有石油的地方一般都存在天然气，主要是由碳和氢组成的气态化合物，最主要的是甲烷（CH4）煤、石油和天然气是不可以再生能源【讨论、交流】用煤作为燃料的原理主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量。用煤隔绝空气加强热制焦炭，同时还可以得到煤焦油等化工原料。制煤气，煤气主要有H2、CH4、CO，还有其他气体。煤中有硫元素，直接燃烧会产生二氧化硫，排入空气会形成酸雨。所以最好不直接燃烧煤，而是把它加工成煤气。【讨论、交流】石油不直接使用，必须经过加工才能使用；炼制石油是利用石油中各成分的沸点不同，使它们分离。石油产品主要溶济油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等，它们都是混合物。石油产品用途广泛。学会阅读、分析、归纳等方法，形成自学能力渗透节能、环保教育，形成节能环保意识6/6 1．我国的“西气东输”的“气”是什么物质？2．天然气的主要成分是什么？3．甲烷有哪些物理性质吗？4．点燃甲烷前是否要验纯？写出甲烷燃烧的化学方程式。【小结】天然气的主要成分是甲烷，是清洁的重要燃料，也是重要的工业原料。煤、石油和天然气三大化石燃料的比较（见板书）【讲述】化石燃料是由古代动植物埋在地层下，经过漫长的、一系列非常复杂的变化而逐渐形成的。化石燃料是由古代动植物埋在地层下，经过漫长的、一系列非常复杂的变化而逐渐形成的。化石燃料是人类通过化学反应获得的能量重要资源，但化石燃料是有限的，延长使用期限是非常重要的，因此，科学合理的开采和综合高效的使用非常重要，开发新的绿色替代能源更为重要。【讨论、交流】我国“西气东输”的是天然气，天然气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无味的气体，极难溶于水，密度比空气小。可燃性气体点燃都可能发生爆炸，所以要验纯。CH4＋2O2CO2＋2H2O＋热量体验资源、化学、化工对人类发展的重要性绿色能源【讲述】氢能是未来最理想的能源，氢燃烧后唯一的产物是水，无环境污染问题。所以，研究新的、经济上合理的制氢方法是一项具有战略性的研究课题【板书】二、绿色能源1．氢能【实验】制取氢气，让学生观察氢气；检验纯度后点燃，学生观察现象；在纸杯内收集一定量氢气，做爆鸣实验。【提问】1．用氢气作燃料有哪些优点？2．如何大量获得氢能？3．如何储存氢气？4．氢气在使用过程中有哪些困难？【投影】图片展示氢能的开发研究、应用研究资料【讲述】现代社会对能量的需求量越来越大，化学反应提供的能量已不能满足人类的需求，你认为还可以开发哪些能源？【小结】新能源的开发应用是当今全球性的一个重大研究课题，发展氢能源、太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能前景广阔的前景，相信人类一定实现由化石燃料向绿色清洁新能源的转化。【观察、交流】氢气是无色无味的气体，密度比空气小。氢气在空气中燃烧，火焰淡蓝色，生成水。氢气与空气混合，点燃爆炸。氢气无毒，极易燃烧，放热高，产物是水，无污染，所以氢气被认为是最清洁的燃料。氢气燃烧的化学方程式为：2H2＋O22H2O【观察、交流】太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。认识开发新能源的方法、途径和意义6/6 【板书】2．其它能源太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能【作业】教材P1282.主要板书4．4化学燃料一、化石燃料煤、石油和天然气三大化石燃料的比较二、绿色能源1．氢能2．其它能源：太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等Ø能源的分类：按能源的形成可分为一次能源自然界中存在的可直接使用的能源，如煤、石油、天然气、太阳能等二次能源经加工转化成的能源，如电、蒸汽、煤气、氢气、合成燃料等。按能源能否再生可分为再生能源再生能源是不随人类的使用而减少的能源，如太阳能、生物质能等。非再生能源非再生能源是随人类的使用而逐渐减少的能源，如煤、石油、天然气等按能源使用的成熟程度可分为常规能源（传统能源）常规能源是人类已经长期广泛使用，技术上比较成熟的能源，如煤、石油、天然气等。新能源新能源指以开发并少量使用，但技术上还不成熟，尚未普遍使用，却具有潜在应用价值的能源，如太阳能电池、氢能源等。按能源本身的性质可分为含能体能源含能体能源指能够提供能量的物质资源，如煤、石油、天然气等。能保存也可直接储存运输。过程性能源过程性能源指能够提供能量的物质运动形式，如太阳能、风能等。不能保存也很难直接储存运输。6/6 Ø几种能源简介太阳能 地球上最根本的能源是太阳能。煤、石油中的化学能是由太阳能转化而成的，风能、生物能、海洋能等其实也都来自太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量为50×1018kJ，相当于目前全世界能量消费的1.3万倍，真可谓取之不尽用之不竭，因此利用太阳能的前景非常诱人。阳光普照大地，单位面积上所受到辐射热并不大，如何把分散的热量聚集在一起成为有用的能量是问题的关键。太阳能的利用方式是光热转化或光电转化。太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的，集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成，封装在玻璃钢外壳中。铜片只是导热体，进行光热转化的是吸热涂层，这是特殊的有机高分子化合物。封装材料也很有讲究，既要有高透光率，又要有良好的绝热性。随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同，终端使用温度较低的在100℃以下，可供生活热水、取暖等；中等温度在100℃～300℃之间，可供烹调、工业用热等；高温的可达300℃以上，可以供发电站使用。20世纪70年代石油危机之后，这类热水器曾有蓬勃发展，特别是在美国、以色列、日本、澳大利亚等国家安装家用太阳能热水器的住宅很多(10%～35%)。20世纪80年代在美国已建成若干示范性的太阳能热发电站，用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。太阳能也可通过光电池直接变成电能，这就是太阳能电池、光伏打电池。它们具有安全可靠、无噪声、无污染、不需燃料、无需架设输电网、规模可大可小等优点，但需要占用较大的面积，因此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防部队使用。已有使用价值的光电池种类不少，多晶硅(Si)、单晶硅(掺入少量硼、砷)、碲化镉(CdTe)、硒化铜铟(CuInSe)等都是制造光电池的半导体材料，它们能吸收光子使电子按一定方向流动而形成电流。光电池应用范围很广，大的可用于微波中继站、卫星地面站、农村电话系统，小的可用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器等，这些产品已有广大市场。风能 这是利用风力进行发电、提水、扬帆助航等的技术，这也是一种可以再生的干净能源。按人均风电装机容量算，丹麦遥遥领先，其次是美国和荷兰。我国东南沿海及西北高原地区（如内蒙古、新疆）也有丰富的风力资源，现已建成小型风力发电厂9个，发电装机容量2万千瓦。风力发电也将是电力建设的一个方面。地热能地壳深处的温度比地面上高得多，利用地下热量也可进行发电。在西藏的发电量中，一半是水力发电，约40%是地热电，火力发电只占10%左右。西藏羊八井地热电站的水温在150℃左右，台湾清水地热电站水温达226℃。温度较低的地热泉（温泉）遍布全国，已打成地热井2000多处。地热能与地球共存亡，地热潜力不容忽视。海洋能 在地球与太阳、月亮等互相作用下海水不停地运动，站在海滩上，可以看到滚滚海浪，在其中蕴藏着潮汐能、波浪能、海流能、温差能等，这些能量总称海洋能。从20世纪60年代起法国、前苏联、加拿大、芬兰等国先后建成潮汐能发电站，波浪能发电和温差能发电的示范装置也都已问世。我国在东南沿海先后建成7个小型潮汐能电站，其中浙江温岭的江厦潮汐能电站具有代表性，它建成于1980年，至今运行状况良好，并且还在海湾两侧，围垦农田，种植柑橘，养殖水产，取得很好的综合效益。七、教学反思教师采用引导归纳总结，预先让学生通过调查(查阅书籍、报刊、上网、参观访问等)收集资料，课上引导学生阅读、思考、讨论、交流，认识燃料在生活和生产中起着重要作用，燃料充分燃烧对于节约能源，减少环境污染重要性；得出煤、石油和天然气的有关知识，知道综合利用煤、石油和天然气方法；由学生畅谈新能源的开发，说明化石燃料的利与弊，认识开发和利用清洁能源的重要性，课堂教学信息量大，效率高。6/6