第1課時 化學反應(yīng)中的能量變化 化石燃料的利用
教學目標
一、知識與技能
1.了解化學反應(yīng)中的能量變化，知道化學反應(yīng)中的能量變化對人類生產(chǎn)、生活的重要作用。
2.知道化石燃料是人類重要的自然資源，對人類生活起著重要作用；同時，了解化石燃料的不可再生性，認識合理開采和節(jié)約使用化石燃料的重要性。
3.知道石油煉制出的幾種主要產(chǎn)品及其用途，認識燃料充分燃燒的重要性。
二、過程與方法
1.運用思考、討論的方法來獲取信息。
2.運用實驗的方法來得出結(jié)論，如做甲烷燃燒實驗的同時介紹可燃物組成中碳元素、氫元素的鑒定方法。
教學重點
1.化石燃料的類型及其主要成分。
2.燃料充分燃燒的條件。
教學難點
甲烷燃燒產(chǎn)物的分析。
新課引入
［投影］展示柴草、煤、塑料片、布料等實物。
［提問］看到這些實物，你想說些什么？
［學生回答］ 如：1.它們都是與人類關(guān)系十分密切的可燃物。
2.它們在外界條件，如氧氣、溫度等條件適宜的情況下，都可以燃燒。
3.想告訴大家，平時生活中注意安全。
4.想知道煤、塑料等物質(zhì)是怎樣形成的。
……
在日常生活中，許多物質(zhì)都能發(fā)生燃燒反應(yīng)，從最早使用的柴草到煤、石油和天然氣，發(fā)展至今，已經(jīng)出現(xiàn)了許許多多的新型燃料。這節(jié)課我們就來學習化石燃料和能量變化。
教學過程
Ⅰ.
［講解］生活經(jīng)驗告訴我們?nèi)剂先紵龝r產(chǎn)生熱量，那么是不是只有通過燃料燃燒才能得到熱量呢？下面我們來做兩組實驗。
［實驗1］在一支試管中加入一小匙干燥的生石灰再加入約2 mL水，觀察現(xiàn)象，并用手觸摸試管外壁。
［實驗2］在一個小燒杯里，加入約20 g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體，將小燒杯事先放在已滴有3～4滴水的玻璃片上。然后再加入約10 g NH4Cl晶體，并立即用玻璃棒攪拌，使氫氧化鋇晶體與NH4Cl充分反應(yīng)。觀察玻璃片上的水是否由于結(jié)冰而將玻璃片與小燒杯粘在一起。
［學生實驗，教師巡視］
［現(xiàn)象］實驗1:生石灰逐漸溶解，試管壁發(fā)熱。實驗2;由于結(jié)冰，玻璃片與小燒杯粘在一起。
［設(shè)問］這兩個實驗說明了什么問題呢？
［回答］化學反應(yīng)都伴隨有能量的變化，有些化學反應(yīng)放出熱量，有的則從外界吸收熱量。
［講解］化學反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時，伴有能量的變化，而能量的變化通常表現(xiàn)為熱量的變化。類似于可燃物燃燒、生石灰和水這樣的反應(yīng)，我們稱之為放熱反應(yīng)。像碳與二氧化碳、氫氧化鋇晶體和NH4Cl的反應(yīng)，稱之為吸熱反應(yīng)。
［介紹］在當今社會，人們利用化學反應(yīng)，有時主要是為了制取所需要的物質(zhì)，有時卻主要是為了利用化學反應(yīng)所釋放出的能量。同學們能舉出一些利用化學反應(yīng)產(chǎn)生能量的實例嗎？
［學生討論，發(fā)言］
Ⅱ.化石燃料
［過渡］現(xiàn)在我們的生活中，經(jīng)常使用的燃料以煤、石油和天然氣最為常見。因為它們都是由古代生物的遺骸經(jīng)一系列復(fù)雜變化而形成的，所以我們稱之為化石燃料。
［介紹］煤、石油、天然氣是當今世界上最重要的三大化石燃料。它們作為重要的能源，在我們的現(xiàn)代生活中起著很重要的作用?，F(xiàn)在我們具體來學習煤和石油的綜合利用。
（1）煤和石油
［視頻播放］煤、石油的形成過程、開采煉制、性質(zhì)用途的短片。
［閱讀討論］
［討論1］①煤是純凈物嗎？它含有哪些元素？②你知道煤作為燃料的原理是什么？
［回答］ ①是混合物；煤主要含碳元素，此外還含有少量的H、N、S、O元素以及無機礦物質(zhì)（主要含硅、鉛、鈣、鐵等元素）。②原理是利用碳元素和氧反應(yīng)放出熱量。
［歸納總結(jié)］ 煤和石油的比較
［注意］①煤的干餾屬于化學變化，生成了新物質(zhì)。石油的蒸餾屬于物理變化，沒有新物質(zhì)生成。
②煤氣是混合物，主要成分有氫氣(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及其他氣體，可用作生活燃氣。
③罐裝“煤氣”不是煤氣，而是液化石油氣，這是石油化工的一種產(chǎn)品，其主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物質(zhì)。
［提問］煤和石油除了作為燃料以外，還有其他用途嗎？請同學們閱讀課本P139資料卡片。
［講解］由于煤和石油的用途非常廣泛，和人類的關(guān)系極為密切，所以，人們常把煤稱為“工業(yè)的糧食”，把石油稱為“工業(yè)的血液”。 將煤隔絕空氣加熱，可使煤分解成焦炭、煤焦油和焦爐氣等。其中，焦炭可用于冶金工業(yè)，焦爐氣則是重要的燃料，煤焦油是重要的化工原料。黑乎乎的煤焦油是一個大寶庫，已經(jīng)從它里面分離出了上百種化合物，又進一步做成了各種有用的物質(zhì)。這樣煤就能被綜合利用了。在20世紀興起了綜合利用石油產(chǎn)品的工業(yè)——石油化工?？萍脊ぷ髡甙讶剂嫌椭休^大的分子裂解成小分子，然后把它們加工制造成各種產(chǎn)品，例如塑料、合成纖維、染料、洗滌劑等。
（2）天然氣
［過渡］剛才我們學習了煤和石油的綜合利用，接下來我們學習天然氣的有關(guān)知識。
［視頻播放］天然氣的開采及燃燒利用。
［講解］天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳氫化合物，其中最主要的是甲烷。甲烷是無色氣體，極難溶于水，密度比空氣的小。
［活動探究］請同學們閱讀課本P139。
［實驗7-4］進行活動探究，做一做甲烷的燃燒實驗（強調(diào)點燃前先驗純）。探究內(nèi)容如下并思考：
①在實驗結(jié)束后，燒杯上出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？
②迅速把燒杯倒轉(zhuǎn)過來，向燒杯內(nèi)注入澄清石灰水后，振蕩，又出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？
③在實驗開始時，點燃前為什么要先檢驗甲烷的純度？
④在實驗中燒杯的條件“冷而干燥”是實驗成敗的關(guān)鍵嗎？為什么？
⑤這個實驗說明甲烷含有哪些元素？
⑥你能寫出這個實驗中涉及的化學方程式嗎？
［學生活動，教師巡視］巡視時及時糾正學生的錯誤操作，學生思考討論后與教師一起總結(jié)歸納。
［結(jié)論］①甲烷燃燒時火焰明亮并呈藍色，可以看到，燒杯內(nèi)壁上有水滴生成。
［設(shè)問］有水滴生成，說明了什么問題呢？
［回答］說明甲烷的成分里一定含有氫元素。
［結(jié)論］②向燒杯內(nèi)注入澄清石灰水后，發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)澄清的石灰水變渾濁。
［設(shè)問］這一現(xiàn)象又說明了什么問題呢？
［回答］這說明甲烷燃燒時有二氧化碳生成，也就是說明了甲烷的成分里一定含有碳元素。
［結(jié)論］③點燃甲烷和氧氣(或甲烷和空氣)的混合物都很可能會發(fā)生爆炸，所以要先驗純。
［延伸］煤礦的礦坑里經(jīng)常有甲烷逸出，由此，同學們想到了什么呢？
［回答］煤礦中必須使用通風設(shè)施;煤礦里一定要嚴禁明火。
［結(jié)論］④“冷而干燥”是這個實驗成敗的關(guān)鍵?！袄洹庇欣谒哪?，“干燥”可以判斷是否有水生成。
［結(jié)論］⑤這個實驗說明甲烷中含有碳元素和氫元素。
［結(jié)論］⑥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。甲烷的燃燒：CH4+2O2 CO2+2H2O。
［設(shè)問］你們知道還有哪些地方存在甲烷氣體嗎？
［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(nóng)村，利用沼氣可解決生活用燃料問題。
（3）合理利用與開發(fā)化石能源
［過渡］人們目前所消耗的能量主要來自化石燃料。然而，化石燃料要經(jīng)過數(shù)百萬年才能形成。但人類目前掠奪式的開發(fā)，會給我們的子孫后代造成什么樣的影響呢？
［討論］估算大約多少年后我國的石油、天然氣和煤將被耗盡？填表(教材P141“討論”)，并談?wù)勀銓剂系氖褂门c開發(fā)的看法。
［小結(jié)］不算不知道，一算嚇一跳?；剂嫌貌涣硕嗑镁秃耐炅?。因此，我們一方面要合理開采、節(jié)約使用，另一方面還要研究和開發(fā)新能源。
［介紹］目前，人類通過化學反應(yīng)獲得的能量，大多來自于化石燃料，而化石燃料資源是有限的。那么，同學們認為怎樣利用能源才可以使它的使用期限得以延長呢？
［學生討論，回答］
［小結(jié)］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。要使燃料充分燃燒通?？紤]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。燃料充分燃燒的意義：燃料燃燒若不充分，不僅使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量減少，浪費資源，同時還會產(chǎn)生大量的CO等物質(zhì)，污染空氣。
課堂小結(jié)
這節(jié)課，我們認識了當今世界的三大化石燃料，通過分組設(shè)計實驗，親自感受到化學反應(yīng)中能量的變化， 并且學習討論了燃料充分燃燒的現(xiàn)實意義，切身體驗到節(jié)能的重要性。
板書設(shè)計
3.燃料充分燃燒的方法
(1)燃燒時要有足夠的空氣
(2)燃料與空氣要有足夠大的接觸面
教學反思
本課題在內(nèi)容的安排上注意從學生的親身體驗出發(fā)，選擇學生熟悉和生活中常見的知識和現(xiàn)象，并配合視頻和圖像，增強學生對知識的感受；同時，注意通過活動與探究、調(diào)查研究、討論和實驗等形式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。教材中還適當編入與社會發(fā)展、新科技等相關(guān)的資料，以開闊學生的眼界，體現(xiàn)科學、技術(shù)、社會與環(huán)境教育的思想。21教
例題展示
類型一 化學反應(yīng)中的能量變化
例1關(guān)于化學反應(yīng)與能量變化的敘述正確的是(B)
A.人類利用的能量都是通過化學反應(yīng)獲得的
B.物質(zhì)的緩慢氧化均放出熱量
C.物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)時能量不一定發(fā)生改變
D.化學反應(yīng)過程中都會發(fā)生放熱現(xiàn)象
解析:化學反應(yīng)是人類獲取能量的方式之一，太陽能、風能等也是人類獲取能量的方式，故A選項錯誤；能量的變化是化學反應(yīng)的必然現(xiàn)象之一，故C選項錯誤；有些化學反應(yīng)會放出熱量，但有些會吸收熱量，如碳與二氧化碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故D選項錯誤。
類型二 化石燃料的利用
例2(1)目前，人類以化石燃料為主要能源?；剂嫌忻?、石油和天然氣，它們都屬于不可再生(填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)天然氣中甲烷完全燃燒的化學方程式為:CH4＋2O2CO2＋2H2O。
(3)從下表數(shù)據(jù)分析，與煤相比，用天然氣作燃料的優(yōu)點:等質(zhì)量的天然氣和煤完全燃燒，天然氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量小于煤，放出的熱量高于煤。
解析:化石能源主要包括煤、石油和天然氣，化石能源都是不可再生能源。天然氣的主要成分是甲烷，含碳物質(zhì)完全燃燒時碳元素轉(zhuǎn)化為二氧化碳，氫元素轉(zhuǎn)化為水，甲烷充分燃燒生成二氧化碳和水。表中給出數(shù)據(jù)的目的是比較相同質(zhì)量的甲烷和木炭完全燃燒放出的熱量及產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量的多少。
類型三 燃料的充分燃燒
例3小華發(fā)現(xiàn)篝火的火焰很小，于是他將木柴架空一些，這樣做的目的是(A)
A.使木柴與空氣充分接觸
B.升高木柴的溫度
C.降低木柴的著火點
D.方便添加木柴
解析:將木柴架空一些的目的是使木柴與空氣充分接觸。
課后作業(yè)
一、當堂反饋
1.下列放熱現(xiàn)象中，與其他三種有本質(zhì)區(qū)別的是(B)
A.一氧化碳燃燒放熱
B.電燈通電發(fā)熱
C.白磷緩慢氧化放熱
D.鎂與鹽酸反應(yīng)放熱
2.下列關(guān)于石油的敘述不正確的是(A)
A.石油是一種化工產(chǎn)品
B.石油是一種混合物
C.可利用石油產(chǎn)品發(fā)電
D.將石油分餾可得到多種產(chǎn)品
3.在工業(yè)上，下列增大燃料利用率的措施中，與燃料的充分燃燒無關(guān)的是(D)
A.把煤磨成粉狀進行燃燒
B.把柴油噴成霧狀進行燃燒
C.給鍋爐鼓風，增大空氣供給量
D.給鍋爐外殼裝隔熱層，減少熱量散失
4.煤、石油、天然氣是重要的化石燃料，下列關(guān)于化石燃料的敘述錯誤的是(B)
A.煤燃燒會產(chǎn)生二氧化硫等污染物
B.石油分餾制得各種產(chǎn)品的過程屬于化學變化
C.將煤隔絕空氣加熱可制得焦炭
D.煤、石油、天然氣是不可再生能源
5.“可燃冰”即天然氣水合物，下列有關(guān)說法錯誤的是(D)
A.可燃冰是一種潔凈的新能源
B.可燃冰的主要成分是CH4
C.可燃冰屬于化石燃料
D.可燃冰燃燒實現(xiàn)了熱能轉(zhuǎn)化為化學能
6.人類的生產(chǎn)和生活都離不開燃料。下面是人類大規(guī)模使用燃料的大致順序：木柴→木炭→煤→石油、天然氣。
(1)上述燃料中屬于化石燃料的是煤、石油、天然氣。
(2)石油煉制得到很多產(chǎn)品，下列屬于石油煉制產(chǎn)品的是①②(填序號)。
①汽油 ②柴油 ③食用酒精
(3)由于汽油的著火點比較低，遇到火星容易燃燒，所以在加油站，我們都應(yīng)該嚴禁煙火。
(4)化石燃料等不可再生能源日趨枯竭，我們在使用能源時應(yīng)樹立“一要節(jié)約能源，二要進一步開發(fā)、利用新能源”的觀點。
①下列各圖中表示我國節(jié)能標志的是C。
②用化學方程式表示出一個化學能轉(zhuǎn)化為熱能的例子：C+O2CO2(答案合理即可)。
二、課后練習
1.化石燃料是不可再生能源，在地球上的蘊藏量是有限的，下列能源屬于化石燃料的是(A)
A.煤 B.風能
C.太陽能 D.地熱能
2.“西氣東輸”是開發(fā)大西北的一項重大工程，輸送的是當今世界上最重要的一種氣體化石燃料，該氣體的主要成分是(D)
A.CO B.H2 C.O2 D.CH4
3.“蜂窩煤”比煤球更有利于煤的完全燃燒、提高燃燒效率，這主要是因為(D)
A.降低了煤的著火點
B.升高了煤的著火點
C.提高了氧氣的濃度
D.增大了煤與氧氣的接觸面積
4.人類生活需要能量。下列能量轉(zhuǎn)化的例子中不是由化學變化產(chǎn)生的是(B)
A.燃起篝火烘烤食物
B.太陽能熱水器燒水
C.綠色植物將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能
D.煤燃燒發(fā)電
5.目前，人們使用的燃料大多來自化石燃料，如煤、石油和天然氣等，它們都是不可再生能源。
（1）天然氣的主要成分是什么？
答案：甲烷(或CH4)。
（2）寫出煤燃燒產(chǎn)生的一種有害物質(zhì)：一氧化碳、煙塵、二氧化硫、二氧化氮等(合理即可)；
（3）化石能源有限，我們將面臨能源危機，所以目前亟待解決的問題是開發(fā)新能源，寫出一種你知道的新能源。
答案：太陽能、地熱能、風能、潮汐能、生物質(zhì)能、核能、氫能等。

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課題2 燃料的合理利用與開發(fā)

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