鲁教版九年级下册第一节 化学与能源开发教学设计

《第一节 化学与能源开发》

◆      教学目标

1.通过分析氢气用作燃料的优点，使学生认识到氢能是未来最理想的能源。

2.通过知识回顾及实验探究，使学生明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能、热能，也可以转化为电能等多种形式的能量。

3.通过实验探究培养学生分析、观察、实验设计、实验操作等能力，积极主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点，培养学生辩证看待化学物质的能力。

4.学会运用比较的方法对信息进行加工。

5.树立不同能量之间可以相互转化的观念。

6.使学生初步认识通过化学反应可以为人类提供能量，运用化学可以开发新的能源。

7.增强学生的能源意识，强化学生关心自然、关心社会的责任感。

◆      教学重难点

【教学重点】

氢能源的优点，开发、理想的氢能源体系；化学电池。

【教学难点】

氢气作燃料未普及使用的原因；化学能和电能的相互转化。

◆      课前准备

碳棒、锌片、铜片、稀硫酸、烧杯、导线、小灯泡、电流计、西红柿、苹果、柠檬。

◆      教学过程

一、导入新课

【提问】请同学们观看一组图片，思考这些现象与什么有关？

【展示】一组与能源有关的图。

【讲述】大家听说过吗？在2019年3月7日委内瑞拉发生了全国大面积停电，经过了近一周的时间，才恢复了正常供电。但是，这一周给委内瑞拉造成的损失不可估量。由于停电，委内瑞拉的港口几乎瘫痪，停电之后，大量储存的食物纷纷变质，不得不直接扔掉，停电后带来的停水问题更是让民众苦不堪言。可见，在当今科技高度发达的社会中，一旦没有了能源，那将是一件非常可怕的事情。

【提问】谁能说说目前世界上使用最广泛的能源是什么？你所了解的化石能源的缺点有哪些呢？

【讲解】化石能源存储量有限。并且化石能源燃烧的产物对大气会造成污染，温室效应、酸雨等就是化石能源在燃烧时放出的气体造成的。

【展示】地球上化石燃料可使用的年限。

【提问】那么请同学们想象一下，如果没有新的能源被发现或开发出来，300年后我们的生活会是什么样子呢？

【回答】摩托车、汽车、火车、飞机等会被废弃；电视、电话的使用将大大减少。

【提问】为了避免那种可怕局面的发生，现在我们该做什么呢？

【回答】节约能源，开发新能源。

【引入】开发和利用新能源也正是化学家们非常关注的热点问题。能源作为推动社会进步的动力，化学在能源的开发和利用过程中发挥着极其重要的作用。今天我们来学习化学与能源开发。

二、讲授新课

知识点一 清洁高效的氢能

学生活动1 认识新能源

【提问】谁能说一说人们正在开发和利用的新能源有哪些呢？在我们的生活周围你见过哪些利用新能源的例子？

【回答】太阳能、地热能、风能、核能、潮汐能……

【展示】以太阳能为能源的太阳能热水器、太阳能电池、光能手表、以地热为能源的温泉的图片。

播放动画“太阳能的利用”。

【讲述】这些新能源有很多优点，可是在使用上也有很多不便，以风能为例，请同学们想一想，在使用时有什么局限性？

【小结】受气候影响很大；不能运输；不能随身携带……

学生活动2 认识氢能

【设问】那么，有没有这样一种能源，它燃烧得很干净，生成的产物是水，不会产生烟、酸雨等；与天然气相似，它能够通过管道进行控制与运输；制取这种能源的原料在地球上大量存在？有。它是人们正在研究开发的理想能源——氢气。

【活动天地11-1】认识氢气燃料

【提问】与其他能源相比，氢气用作燃料有哪些优点呢？请同学们从以下三个方面进行讨论、交流：

1.     制取氢气的原料。
2.       氢气燃烧的产物。
3.       氢气燃烧时产生的热量。

【讲解】氢气作为新能源普遍被人们重视并加以研究。氢气用作燃料有许多其他燃料所不及的优点。煤、石油、天然气等资源的蕴藏量并不是无限的，氢气可以用水作原料来制取。氢气燃烧的产物只有水。

【小结】氢气作为燃料的优点：

1.发热量高：一克氢气燃烧放出的热量为一克石油的三倍。

2.清洁无污染：氢气在燃烧过程中，产物只有水，不会造成环境污染，因而又被称为“清洁燃料”。

3.来源广泛：占地球表面71%的水中都含有大量的氢元素，水分解可制得氢气，氢燃料燃烧后又生成水。

【提问】请同学们想象一下，当氢气作为能源被人们广泛使用之后，我们的生活将会是什么样子呢？

【交流与讨论】做饭时，直接打开氢气灶，点着氢气就可以了；汽车、火车、飞机将不再需要油料；没有加油站了；天空不会再灰蒙蒙的了。

【过渡】氢气作为一种能源虽然是最理想的，但是目前却只有在火箭发射等少数情况下使用，这又是为什么呢？

【小结】氢气作为新能源的局限性：

1.电解水生成1g氢气消耗的能量大于1g氢气燃烧放出的能量，消耗电能太多，成本太高。

2.氢气易燃、易爆，贮存和运输不方便、不安全。

以上两点确实极大地制约了氢气作为能源被广泛使用的空间。

【提问】那么，我们是否就此放弃氢气这种新型能源呢？当然不能。那么，我们应当如何解决这个问题呢？

【讲述】当今世界各国科学家们正在努力攻克这个难题。现在，科学家们已经提出了理想的氢能源循环体系。

【展示】理想的氢能源循环体系

【思考】请结合氢气作为燃料的优点和缺点，仔细观察这副图，你能从中得到哪些信息呢？

【讲述】只要有光催化剂的存在，将水放在太阳光下晒一晒，就能得到氢气和氧气了；水和氢气可以循环使用。

知识点二 应用广泛的化学电池

学生活动3 了解化学能是如何转化为电能的

【讲述】电池以体积小、电容量大和移动方便等特点，在现代社会的生产和生活中得到广泛的应用，那你知道电池的起源吗？

播放视频“电池的起源”。

【提问】你们知道电池中的电能是如何产生的呢？

【展示】干电池构造。

【讲解】碳棒的成分是石墨，金属外皮的成分是金属锌，黑色粉末固体物质成分是碳黑、二氧化锰，在黑色粉末和锌皮之间的白色糊状物主要成分是氯化铵。其中，碳棒作正极，锌皮作负极。

【思考】为什么电池能输出电能呢？请同学们观察以下两组实验，对比它们的装置和现象有何不同。同时思考：这二者之间有什么因果关系？由此你能得出什么结论？

【实验探究11-1】

1.将一根碳棒和一块锌片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象。

2.用导线将上述实验中的锌片和碳棒连接起来，并在导线中间连接一只电流表，再观察现象。

【小结】实验1中的锌片上有气泡冒出，碳棒上没有任何现象；

实验2中的锌片在不断溶解，碳棒上有小气泡产生。同时观察到电流表的指针发生偏转。

【提问】电流表的指针发生偏转说明了什么问题？

【讲解】说明导线中产生了电流，实验2的装置输出了电能，科学家就是受类似的化学反应的启发，研制成了化学电池。这个实验充分说明化学反应产生的能量是可以转化为电能的。

【讲解】在上述实验探究活动中，同学们看到连接在导线上的电流计指针发生了偏转，这是因为导线中有电流流过。电流是电子在导线中定向移动形成的，为什么导线中会有电子定向移动呢？这要从锌和稀硫酸反应的实质谈起。

该反应的化学方程式：

改写成离子方程式:： Zn+2H+ = Zn2++H2

反应实质：Zn原子把电子转移给H+。

【过渡】根据刚才的实验，大家能否大胆地猜测一下，使用一些蔬菜、水果代替稀硫酸是不是也能产生电流呢？

（温馨提示）西红柿、苹果等蔬菜、水果里的汁液与刚才烧杯中的液体都是酸性的。

有的同学猜测：将用导线连接的碳棒和锌片插入蔬菜或水果中，就能输出电流来。那么，他的猜测有没有道理呢？让我们用实验来检验他的猜测。请同学们利用桌上的实验器材，用铜片代替碳棒，自己设计并进行操作，看看有什么结果。

实验器材：西红柿、苹果等、锌片、铜片、导线、电流汁、小灯泡。

在学生交流前，要求每组派一位“发言人”，同时按发言结果将学生分为西红柿组、苹果组等。

实验步骤：把一块锌片和一块铜片插入一个成熟西红柿或苹果中，用导线将锌片和铜片连接起来，并在导线中间连接一个小灯泡。

【讲解】回顾刚才同学们做的实验，请同学们思考一下：从变化的角度来看，化学电池的内部发生了哪种类型的变化？化学变化。如果从能量的角度来看，化学电池是怎样的一种装置？

【小结】化学电池是一种可以输出电能的装置，在化学电池中，物质之间发生了化学变化，同时，物质的化学能转化为电能释放了出来。

【拓展】展示燃料电池，锂离子电池，太阳能电池。

播放视频“燃料电池原理”、“太阳能电池”。

三、课堂练习

1.氢气是一种理想的新能源，目前只在火箭发射等少数情况下使用，其主要原因是（ B ）

A.氢气燃烧的产物对环境有污染

B.制造氢气耗能大，成本高

C.水资源受到污染，原料匮乏

D.燃烧热值低于其他燃料

2.氢气将成为一种重要的新型燃料，这是因为（ B ）
①具有可燃性             ②具有还原性
③燃烧时放出热量多       ④燃烧生成物没有污染
A. ①②④   B. ①③④   C. ③④  D. ①②③④

四、课堂小结

通过本节课的学习我们知道化学能通过化学反应可以转化为热能、光能和电能等，利用化学反应中的能量转化，人们可以开发新的能源。氢能是未来最理想的能源。电池是一种将化学能转化为电能的装置。

◆      板书设计

第六单元 化学与社会发展

第一节        化学与能源开发

（一）        清洁高效的氢能源的三个优点：原料来源广、热值高、燃烧产物无污染。

大量使用氢能源要解决的问题：1.如何廉价地制取氢气。

2.氢气的存储和运输问题。

（二）应用广泛的化学电池：化学能转化为电能