化学九年级上册课题2 燃料的合理利用与开发第1课时教案设计

这是一份化学九年级上册课题2 燃料的合理利用与开发第1课时教案设计，共8页。
本课题首先通过燃烧反应中产生热量，引出化学反应中的能量变化，从而认识到化学反应的重要作用。然后主要介绍化石燃料的利用。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。关于天然气，则是从认识其主要成分出发，通过实验，进一步认识燃料的燃烧和应用。在了解化石燃料对人类所起的重要作用的同时，让学生对化石燃料的使用年限进行估算，以认识要合理开发和节约使用资源的重要性。环境问题日益严重，特别是燃料燃烧对环境造成的污染，是不容忽视的问题。本课题结合化石燃料燃烧对环境的影响，说明使用清洁燃料和开发新能源以及保护环境的重要性。
第1课时 化学反应中的能量变化和化石燃料的利用
备课笔记
备课笔记
小组问题讨论：
常用的燃料有哪些？
（煤气、液化气、煤、汽油、柴油、天然气、电能、太阳能……）
易错提醒：
不是只有燃烧才有能量放出，例如氧化钙与水反应就能放出大量的热。
知识拓展：
化学能除了可以直接转变为内能，还可以转变为其他形式的能量，例如干电池的使用过程，就是把化学能转变成电能。
备课笔记
方法点拨：
可再生能源与不可再生能源的区分：可再生能源是指在一定时间内可以再生的、持续利用的一种能源，如水能、太阳能、风能、乙醇等；不可再生能源是指经过亿万年形成的、短期内无法再生的能源，如煤、石油、天然气等。
备课笔记
知识拓展：
液化石油气是一些城镇家庭使用的一种燃料。是石油化工的一种产品，其主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的。
特别提醒：
天然气的主要成分是甲烷，甲烷是一种无色、无味、极难溶于水的气体，具有可燃性，与空气的混合物遇火可能会发生爆炸，因此在点燃甲烷前，应检验其纯度。
备课笔记
知识拓展：
沼气的主要成分也是CH4，秸秆、杂草，人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可以产生甲烷，属于可再生能源。农村生产沼气的优点：a.解决农村的燃料问题；b.改善农村的环境卫生；c.提高肥料的质量。
要点提示：
燃料充分燃烧可使有限的能源发挥最大的作用，降低环境污染的程度。
备课笔记
知识拓展：
开采可燃冰目前在技术上存在着困难，如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将比二氧化碳造成的温室效应还要严重。但可燃冰将来可能会成为代替化石燃料的新能源。
布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
备课笔记
特别提醒：
燃料燃烧时，空气或氧气的通入量要适当，因为过量的空气或氧气会带走部分热量，造成浪费。
备课笔记
课题
化学反应中的能量变化和化石燃料的利用
课型
新授课
教学目标
知识与
技能
1.了解化学反应中的能量变化，知道化学反应中的能量变化对人类生产、生活的重要作用。
2.知道化石燃料是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用；同时，了解化石燃料的不可再生性，认识合理开采和节约使用化石燃料的重要性。
3.知道石油炼制出的几种主要产品及其用途，认识燃料充分燃烧的重要性。
过程与
方法
1.运用思考、讨论的方法来获取信息。
2.运用实验的方法来得出结论。
情感、态度与价值观
通过对化石燃料的形成、使用年限，以及化石燃料对人类所起的重要作用的了解，使学生认识到合理开发化石能源的重要性，培养节约利用资源的意识。
教学重点
1.了解化学反应中的能量变化。
2.了解化石燃料的形成过程和不可再生性。
3.认识化石燃料对人类所起的重要作用。
4.知道石油炼制的几种主要产品及用途。
教学难点
1.培养学生独立思考、加工信息的能力。
2.拓展性课题“煤和石油的综合利用”。
教具准备
电脑投影仪，冷而干燥的烧杯，试管，小烧杯，试管架，贮气瓶，酒精灯，胶头滴管，玻璃片，镊子，CH4气体，澄清石灰水，镁条，盐酸，氢氧化钡晶体，氯化铵晶体。
课前预习
1.物质发生化学反应生成新物质的同时，常常伴随着能量的变化，通常表现为热量的变化：①放热现象，如生石灰与水反应；②吸热现象，如碳与二氧化碳的反应。
课前预习
2.三大化石燃料是煤、石油和天然气，是不可再生能源。（1）煤主要含有碳元素。（2）石油主要含有碳、氢元素。（3）天然气的主要成分是甲烷。
3.使燃料充分燃烧的方法：一是燃烧时要有足够的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面积。
新课导入
在日常生活中，许多物质都能发生燃烧反应并产生能量（热量），从最早使用的柴草，到煤、石油和天然气，发展至今天，出现了许许多多的新型燃料。这节课我们就来学习能量和燃料。
进行新课
知识点1化学反应中的能量变化
［讲解］生活经验告诉我们燃料燃烧时产生了热量，那么是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？下面我们来做两组实验。
［实验1］在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰再加入约2mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。
［实验2］在一个小烧杯里，加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体，将小烧杯事先放在已滴有3～4滴水的玻璃片上。然后再加入约10 g NH4Cl晶体，并立即用玻璃棒搅拌，使氢氧化钡晶体与NH4Cl充分反应。观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起。
［学生实验，教师巡视］
［现象］
实验1:生石灰逐渐溶解，试管壁发热；
实验2:由于结冰，玻璃片与小烧杯粘在一起。［设问］这两个实验说明了什么问题呢？
［回答］化学反应中都伴随有能量的变化，有些化学反应中有热量放出，有的则从外界吸收热量。
［讲解］化学反应在生成新物质的同时，伴有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。类似于可燃物燃烧，生石灰和水这样的反应，我们称之为放热反应。像碳与二氧化碳，氢氧化钡晶体和NH4Cl的反应，称之为吸热反应。
［介绍］在当今社会，人们利用化学反应，有时主要是为了制取所需要的物质，有时却主要是为了利用化学反应所释放出的能量。同学们能举出一些利用化学反应产生能量的实例吗？
［学生讨论，举例］
知识点2 化石燃料的利用
（1）煤和石油
［过渡］现在我们的生活中，经常使用的燃料以煤、石油和天然气最为常见。因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，所以我们称之为化石燃料。
［介绍］煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。它们作为重要的能源，在我们的现代生活中起着很重要的作用。这节课我们先具体来学习煤和石油的综合利用。
［活动与探究］讨论或思考：
进行新课
①你家中做饭、洗浴等使用什么燃料？
②汽车、轮船、飞机、拖拉机等使用什么燃料？
③炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？
［小结］通过讨论，我们知道常见的燃料有：煤、液化石油气、天然气、汽油、柴油、柴草、酒精等。在这些燃料里，有些是可以再生的，比如：柴草和酒精。而有些燃料是不可再生的，比如：煤、石油和天然气。煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。它们作为重要的能源，在我们的现代生活中起着很重要的作用。
［提出问题］化石燃料是怎么形成的？为什么说它们是不可再生能源？如何开采炼制？有哪些性质用途？
［视频播放］煤、石油的形成过程、开采炼制、性质用途的短片。
［阅读讨论］
［讨论1］①煤是纯净物吗？那它含有哪些元素？②你知道煤作为燃料的原理是什么？
［回答］①是混合物；煤主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O等元素以及无机矿物质（主要含硅、铅、钙、铁等元素）。
②原理是利用碳元素和氧反应放出热量。
［讨论2］①石油可直接用作燃料吗？石油产品中有哪些是常用燃料？
②煤气泄漏会造成什么危害？使用灌装液化石油气在安全上应注意什么？
［回答］①不能！石油中除了含C、H元素外，还含C、O、N等元素。如果把石油作燃料的话，石油会燃烧不充分，不仅会造成浪费，还会生成大量的黑烟和含S、含N等有害气体。汽油、煤油、柴油、石蜡等都是常用的燃料。石油炼制的部分产品和主要用途：见课本第138页图7-22。
②危害：危害到人体和财产的安全；注意：使用罐装液化石油气在安全上应注意不能加热，不能猛烈撞击，使用完后要及时关闭，液化石油气罐要定期检修等。
［归纳总结］煤和石油的比较
［注意］
①煤的干馏属于化学变化，生成了新物质。石油的蒸馏属于物理变化，没有新物质生成。
②煤气是混合物，主要成分有氢气(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及其他气体，可用作生活燃气。
进行新课
③罐装“煤气”不是煤气，而是液化石油气，这是石油化工的一种产品，其主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物质。
［提问］煤和石油除了作为燃料以外，还有其他用途吗？请同学们阅读课本P139“资料卡片”。
［交流小结］由于煤和石油的用途非常广泛，和人类的关系极为密切，所以，人们常把煤称为“工业的粮食”，把石油称为“工业的血液”。
将煤隔绝空气加热，可使煤分解成焦炭、煤焦油和焦炉气等。其中，焦炭可以冶金，焦炉气则是重要的燃料，煤焦油是重要的化工原料。黑糊糊的煤焦油是一个大宝库，已经从它里面分离出了上百种化合物，又进一步做成了各种有用的物质。这样煤就能被综合利用了。
在20世纪兴起了综合利用石油产品的工业——石油化工。科技工作者把燃料油中较大的分子裂解成小分子，然后把它们加工制造成各种产品，例如塑料、合成纤维、医药、洗涤剂等。
（2）天然气
［过渡］刚才我们学习了煤和石油的综合利用，接下来我们学习天然气的有关知识。［视频播放］天然气的开采及燃烧利用。
［讲解］天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷。
［思考］①观察甲烷是什么颜色？什么状态？
②甲烷在水中的溶解性如何？
③甲烷的密度和空气比较起来怎么样呢？
［回答］①甲烷是无色气体。
②甲烷极难溶于水。
③甲烷的密度比空气的小。
［设问］根据甲烷的这些性质，我们可以用哪些方法收集甲烷气体？
［回答］可以用排水法收集，也可以用向下排空气法收集。
［总结］甲烷的物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
［活动探究］请同学们注意按照课本P139［实验7—4］进行活动探究，做一做甲烷的燃烧实验（强调点燃前先验纯！）。探究内容如下并思考：
①在实验结束后，烧杯上出现了什么现象？
②迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内注入澄清石灰水后，振荡，又出现了什么现象？
③在实验开始时，点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？
④在实验中烧杯的条件“冷而干燥”是实验成败的关键吗？为什么？
⑤这个实验说明甲烷含有哪些元素？
⑥你能写出这个实验中涉及到的化学方程式吗？
［学生活动，教师巡视］
巡视时及时纠正学生的错误操作，学生思考讨论后与教师一起总结归纳。
［结论］①甲烷燃烧时火焰明亮并呈蓝色，可以看到，烧杯内壁上有水滴生成。
［设问］有水滴生成，说明了什么问题呢？
进行新课
［回答］说明甲烷的成分里一定含有氢元素。
［结论］②向烧杯内注入澄清石灰水后，发现烧杯内澄清的石灰水变浑浊。
［设问］这一现象又说明了什么问题呢？
［回答］这说明甲烷燃烧时有二氧化碳生成，也就是说明了甲烷的成分里一定含有碳元素。
［结论］③点燃甲烷和氧气或甲烷和空气的混合物都很可能会发生爆炸，所以要先验纯。
［延伸］煤矿的矿坑里经常有甲烷逸出，由此，同学们想到了什么呢？
［回答］煤矿里必须采取通风设施;煤矿里一定要严禁明火。
［结论］④“冷而干燥”是这个实验成败的关键。“冷”有利于水汽的凝集，“干燥”可以判断是否有水滴生成。
［结论］⑤这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。
［结论］⑥甲烷是由碳、氢元素组成的化合物，化学式是CH4。它燃烧时生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。甲烷的燃烧：
［设问］你们知道还有哪些地方存在甲烷气体吗？
［介绍］在池沼的底部常常含有甲烷，通常也称池沼中的气体为沼气。在我国农村，利用沼气可解决生活使用的燃料问题。
［视频播放］沼气的制取和利用。
［讲解］在我国农村利用沼气，不仅可以解决生活使用的燃料问题，还能综合治理环境卫生问题。
（3）合理利用与开发化石能源
［过渡］人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料。然而，化石燃料要经过数百万年才能形成。但人类目前掠夺式的开发，会给我们的子孙后代造成什么样的影响呢？
［讨论］估算大约多少年后我国的石油、天然气和煤将被耗尽？填表(教材P141页“讨论”)，并谈谈你对化石燃料的使用与开发的看法。
［小结］不算不知道，一算吓一跳。化石燃料用不了多久就耗完了。因此，我们一方面要合理开采、节约使用化石燃料，另一方面还要研究和开发新能源。
［介绍］目前，人类通过化学反应获得的能量，大多来自于化石燃料，而化石燃料资源是有限的。那么，同学们认为怎样利用能源才可以使它的使用期限得以延长呢？
［学生讨论，回答］
［小结］如果我们能提高煤等燃料的利用率，就相当于延长煤的使用期限。要使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是要有足够的空气；二是要使燃料与空气有足够大的接触面。
燃料充分燃烧的意义：燃料燃烧若不充分，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，同时还会产生大量的CO等物质，污染空气。
［设问］在实际生活中我们是怎样来克服这些困难的呢？我们来看课件。
［课件展示］
课堂小结
因为在许多情况下，不能直接燃烧固态煤，如汽车或拖拉机等；或者虽然能够直接燃烧，但效率很低，如蒸汽机车热利用率只有8％，一般民用煤炉只有20％左右。所以在石油、天然气不足的情况下，不得不考虑如何把煤加工成为气态的、液态的或固态的高级清洁燃料的问题，以提高煤的热量的利用和减轻环境污染。煤在加工过程中，本身的潜在能量会受到一些损失。但由于加工成的气态或液态燃料的热利用率高，因此在一些情况下，煤经过汽化或液化而取得的热效益高于直接燃煤。
现在还有相当大的一部分锅炉直接燃烧煤。对低硫煤可以采用粉煤锅炉，但需加烟道脱硫装置。对高硫煤，要用沸腾床燃烧系统，掺石灰实行炉内脱硫和降低氧化氮的生成。以上方法都是为了减轻污染、保护环境。
［过渡］就在人们担心化石燃料将被耗尽时，科学家发现海底蕴藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰，其主要成分为甲烷水合物。
［视频播放］可燃冰
教学板书
课题2燃料的合理利用与开发
第1课时化学反应中的能量变化和化石燃料的利用
课堂小结
这节课，我们认识了当今世界的三大化石燃料，通过分组设计实验，亲身感受到化学反应中能量的变化，并且学习讨论了燃料充分燃烧的现实意义，切身体验到节能的重要性。
教材习题
解答
练习与应用（P147~148）
1.选择题
（2）下列气体与空气混合后遇明火，可能发生爆炸的是（C）。
A.氧气 B.氮气 C.甲烷 D.二氧化碳
（3）从环境保护的角度考虑，下列燃料中最理想的是（A）。
A.氢气 B.天然气 C.酒精 D.汽油
（6）下列叙述中正确的是（C）。
A.化学反应过程中都会发生放热现象
B.在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量
C.化学反应伴随着能量变化
D.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
4.甲烷和乙醇的燃烧产物都是二氧化碳和水，是否可以由此证明甲烷和乙醇都是由碳元素和氢元素组成的碳氢化合物，为什么？
解：甲烷和乙醇燃烧都生成二氧化碳，这说明甲烷和乙醇的成分里一定含有碳元素，燃烧后都生成水，说明甲烷和乙醇的成分里一定含有氢元素，但是燃烧
教材习题
解答
产物中的氧元素可能部分来源于甲烷和乙醇，所以不可以由两者燃烧的产物证明甲烷和乙醇都是由碳元素和氢元素组成的碳氢化合物。
7.有3瓶无色、无气味的气体A、B、C，它们分别是甲烷、氢气、一氧化碳中的一种。点燃每种气体，用干燥的冷烧杯罩在火焰上方，在B、C火焰上方的烧杯壁上有水滴出现，而A火焰上方的烧杯壁上没有水滴。燃烧后分别向烧杯中注入澄清石灰水，振荡，A、B烧杯内的石灰水变浑浊，C烧杯内没有变化。试推断A、B、C分别是什么气体，写出有关反应的化学方程式。
9.有位化学教师取用生石灰时，发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂。你能解释这是为什么吗？如果用其中的生石灰做与水反应的实验，会感觉到明显的放热现象吗？
解：生石灰受潮发生反应放出大量的热，使塑料试剂瓶内压强增大，使试剂瓶膨胀破裂，如果用其中的生石灰做与水反应的实验，因生石灰已变质，所以不会感觉到明显的放热现象。
难题
解答
例1下列关于化石燃料及其产品的叙述中，正确的是( )
A.天然气是可再生能源 B.通常石油直接用做燃料来使用
C.煤气和液化石油气的组成相同 D.汽油既是燃料，又是良好的溶剂
【解析】煤、石油、天然气都是不可再生能源；石油通常不能直接用作燃料，石油经过加工后可以得到汽油、柴油、液化石油气等；煤气是煤隔绝空气加强热得到的，成分主要是CO、CH4、H2等，液化石油气的成分主要是丙烷和丁烷，它是石油化工的一种产品，两者的组成不同；汽油是汽车常用的燃料，也能溶解油污等物质，是良好的溶剂。
【答案】D
例2在工业上，下列增大燃料利用率的措施中，与燃料的充分燃烧无关的是( )
A.把煤磨成粉状进行燃烧 B.把柴油喷成雾状进行燃烧
C.给锅炉鼓风，增加空气供给量 D.给锅炉外壳装隔热层，减少热量散失
【解析】把煤磨成粉状、把柴油喷成雾状都是增大可燃物与空气的接触面积，使燃料燃烧得更充分；因为可燃物充分燃烧需要充足的氧气，所以给锅炉鼓风，增加空气供给量可以使煤燃烧得更充分。而“给锅炉外壳装隔热层，减少热量散失”是为了提高燃料的利用率，与燃料的充分燃烧是没有关系的。
【答案】D
教学反思
本课题在内容的安排上注意从学生的亲身体验出发，选择学生熟悉和生活中常见的知识和现象，并配合视频和图像，增强学生对知识的感受；同时，注意通过活动与探究、调查研究、讨论和实验等形式，培养学生的创新精神和实践能力。教材中还适当编入与社会发展、新科技等相关的资料，以开阔学生的眼界，体现科学、技术、社会与环境教育的思想。其特点是传授少，活动多；文字少，图片多。课前让学生利用其具备的网络知识和课余时间，进行课前预习，分组收集有关的资料，实现资源的共享，完成学习目标。
本课题与生产生活关系密切，内容通俗易懂，知识难度不大，因此主要采用了以学生自学为主、教师讲解为辅的教学方式.在教学过程中应突出培养学生阅读并提取有效信息的能力，以及在阅读过程中进行归纳、比较、分析的能力。教师适当的启发、补充和总结，并通过多媒体课件的展示，扩展了学生的知识面，增加学生学习的兴趣并进一步巩固了所学的知识。
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：