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2019-2020年九年級化學(xué)上冊 第七單元 燃料及其利用 課題 2 燃料和熱量優(yōu)秀教案 新人教版 從容說課 本課題主要學(xué)習(xí)有關(guān)煤和石油的知識、天然氣以及化學(xué)反應(yīng)中的能量變化?？紤]到本單元中的拓展性課題——煤和石油的綜合利用，所以，在內(nèi)容安排上，教師將本課題中有關(guān)煤和石油的知識放在了拓展性課題中進(jìn)行學(xué)習(xí)。 在“天然氣”的教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生從認(rèn)識其主要成分出發(fā)，通過對實驗進(jìn)行觀察和分析，進(jìn)一步認(rèn)識燃料的燃燒和應(yīng)用，并一起寫出化學(xué)方程式。接著，教師又借助投影內(nèi)容，向?qū)W生介紹了沼氣的一些利用知識。 關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量，教師采用了演示實驗，利用兩個對比實驗，使學(xué)生了解化學(xué)反應(yīng)中伴隨能量變化的現(xiàn)象。 最后，教師組織學(xué)生通過討論的形式對煤和石油及其綜合利用進(jìn)行了學(xué)習(xí)。 教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能 (1)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(rèn)識合理開采和節(jié)約使用化石燃料的重要性。 (2)知道石油煉制出的幾種主要產(chǎn)品及其用途。 (3)了解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，認(rèn)識燃料充分燃燒的重要性。 2．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。 3．情感態(tài)度與價值觀 通過對化石燃料的形成、使用年限，對人類所起的重要作用的了解，使學(xué)生認(rèn)識到合理開發(fā)的重要性，培養(yǎng)節(jié)約利用資源的意識。 教學(xué)重點 1．了解化石燃料的形成過程和不可再生性。 2．認(rèn)識化石燃料對人類所起的重要作用。 3．了解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。 4．知道石油煉制的幾種主要產(chǎn)品及用途。 教學(xué)難點 1．培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、加工信息的能力。 2．拓展性課題“煤和石油的綜合利用”。 教學(xué)方法 創(chuàng)設(shè)情境→探究實驗→得出結(jié)論→聯(lián)系實際→拓展視野。 教具準(zhǔn)備 教師用具：(1)投影儀，冷而干燥的燒杯，試管，小燒杯，玻璃片； (2)CH4氣體，鎂條，鹽酸，氫氧化鋇晶體，氯化銨晶體。 課時安排 2課時 第一課時：化石燃料；化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。 第二課時：拓展性課題——煤和石油的綜合利用。 教學(xué)過程 第一課時 [以新舊知識的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)情境] [學(xué)習(xí)情景]展示柴草、煤、塑料片、布料等實物。 [設(shè)問]看到這些實物，你想說些什么? [學(xué)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。 …… [新課引入]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)展至今天，出現(xiàn)了許許多多的新型燃料。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)燃料和能量。 [板書]課題2 燃料和熱量 [設(shè)問]燃料的燃燒在人類社會的發(fā)展過程中起著相當(dāng)重要的作用，你能舉出一些例子嗎? [學(xué)生回答、交流] [講解]生活中的各個角落都在使用燃料，正是因為燃料的燃燒，推動了歷史的進(jìn)步?；?，是原始人類征服自然的武器。起初，當(dāng)他們面對熊熊大火時，祖先們不知所措，驚恐萬狀。但原始人天生的好奇心和探索欲，戰(zhàn)勝了恐懼和膽怯，慢慢地他們學(xué)會了用火來燒烤食物。熟食增強(qiáng)了入的體質(zhì)，為身體發(fā)育提供了更多的營養(yǎng)，熟食使咀嚼機(jī)能減退，于是牙齒變小，頜部短據(jù)，面貌變得愈來愈像現(xiàn)代人。 [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。下面，我們就以天然氣為例，來對化石燃料進(jìn)行學(xué)習(xí)。 [“煤和石油”放在拓展性課題中] [板書]一、化石燃料——天然氣 [講解]天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，其中最主要的是甲烷。下面，同學(xué)們注意按照課本P134頁[實驗7—3]進(jìn)行活動探究，做一做甲烷的燃燒實驗。探究內(nèi)容如下： [投影] 1．觀察甲烷顏色、狀態(tài)。 2．在實驗結(jié)束后，燒杯上出現(xiàn)了什么現(xiàn)象? 3．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? 4．在實驗開始時，點燃前為什么要先檢驗甲烷的純度? 5．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? 6．這個實驗說明甲烷含有哪些元素? 7．你能寫出這個實驗中涉及到的化學(xué)方程式嗎? [學(xué)生活動，教師巡視] [總結(jié)、思考、討論] [結(jié)論]1．甲烷是無色氣體。 [思考]1．甲烷在水中的溶解性怎么樣呢? 2．甲烷的密度和空氣比較起來怎么樣呢? [答案]1．甲烷極難溶于水。 2．甲烷的密度比空氣的小。 [設(shè)問]那么，同學(xué)們想一想，這樣的特點，給我們在收集甲烷氣體時，提供了怎樣的信息呢? [回答]收集時，可以用排水法，也可以用向下排空氣法。 [評價]回答得非常好，我們在學(xué)習(xí)中要注意新、舊知識的聯(lián)系。 [板書]1．甲烷的物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，密度比空氣小，極難溶于水。 [結(jié)論]2．甲烷燃燒時火焰明亮并呈藍(lán)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]3．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。 [教師講解]甲烷是由碳和氫組成的化合物，化學(xué)式是CH4。它燃燒時生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱。 [板書]2．甲烷的燃燒 CH4+2O2CO2+2H2O [結(jié)論]4．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]煤礦的礦炕里經(jīng)常有甲烷逸出，由此，同學(xué)們想到了什么呢? [回答]1．煤礦里必須采取通風(fēng)設(shè)施。 2．煤礦里一定要嚴(yán)禁明火。 [結(jié)論]5．“冷而干燥”是這個實驗成敗的關(guān)鍵?！袄洹庇欣谒哪?，“干燥”可以判斷是否有水滴生成。 6．這個實驗說明甲烷中含有碳元素和氫元素。 [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。 [投影] [教師組織學(xué)生一起了解沼氣的制取和利用] [過渡]人們目前所消耗的能量主要來自化石燃料。然而，化石燃料的形成并非那么簡單。 [投影] [介紹]從這兩個圖中，我們可以看出煤、石油、天然氣等化石燃料的形成，并非一日之功，它要經(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?下面我們一起看一組數(shù)據(jù)，大家估算多少年后我國的石油和天然氣將被牦盡? 我國xx年化石燃料儲量及年產(chǎn)量 探明儲量 年產(chǎn)量 石油 32.7噸 1．6億噸 天然氣 1．37104億立米 217億方米 煤 1145億噸 12．4億噸 [學(xué)生活動，教師巡視] [過渡]化石燃料被人們廣泛使用，是因為它燃燒能產(chǎn)生大量的熱量。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。 [投影打出實驗內(nèi)容] [實驗7—4]在一支試管中加入幾小段鎂條，再加入5 mL鹽酸，觀察現(xiàn)象，并用手觸摸試管外壁。 [實驗7—5]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 gNH4Cl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(xué)生實驗，教師巡視] [現(xiàn)象]實驗7—4，試管中有大量氣泡冒出，試管壁發(fā)熱，實驗7—5，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(xué)反應(yīng)中都伴隨有能量的變化，有些化學(xué)反應(yīng)中有熱量放出，有的則從外界吸收熱量。 [評價]回答得很準(zhǔn)確。 [講解]化學(xué)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，鎂和鹽酸這樣的反應(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)。 [板書] 吸熱 二、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 放熱 [介紹]在當(dāng)今社會，人們利用化學(xué)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(xué)反應(yīng)所釋放出的能量。同學(xué)們能舉出一些利用化學(xué)反應(yīng)的熱量和能量的實例嗎? [學(xué)生討論，舉例] [介紹]目前，人類通過化學(xué)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(xué)們認(rèn)為怎樣利用能源才可以使它的使用期限得以延長呢? [學(xué)生討論，回答] [講解]總體來講，如果我們能提高煤等燃料的燃料利用率，就相當(dāng)于延長煤的使用期限。要使燃料燃燒通常考慮兩點：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。 [設(shè)問]在實際生活中我們是怎樣來克服這些困難的呢?我們來看投影。 [投影] 因為在許多情況下，不能直接燃燒固態(tài)煤，如汽車或拖拉機(jī)等；或者雖然能夠直接燃燒，但效率很低，如蒸汽機(jī)車熱利用率只有8％，一般民用煤爐只有20％左右。所以在石油、天然氣不足的情況下，不得不考慮把煤加工成為氣態(tài)的、液態(tài)的或固態(tài)的高級清潔燃料的問題，以提高煤的熱量的利用和減輕環(huán)境污染。煤在加工過程中，本身的潛在能量會受到一些損失。但由于加工成的氣態(tài)或液態(tài)燃料的熱利用率高，因此在一些情況下，煤經(jīng)過氣化或液化而取得的熱效益高于直接燃煤。 現(xiàn)在還有相當(dāng)大的一部分鍋爐直接燃燒煤。對低硫煤可以采用粉煤鍋爐，但需加煙道脫硫裝置。對高硫煤，要用沸騰床燃燒系統(tǒng)，摻石灰實行爐內(nèi)脫硫和降低氧化氮的生成。以上方法都是為了減輕污染、保護(hù)環(huán)境。 [小結(jié)]通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了一些化石燃料，我們還知道化石燃料已經(jīng)面臨被耗盡的危險，應(yīng)合理開采，并節(jié)約使用。 同時，我們還應(yīng)認(rèn)識到，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時，伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量變化，即有放熱現(xiàn)象或吸熱現(xiàn)象發(fā)生。 [布置作業(yè)]課后習(xí)題1、2、3、4、5 通過不同的方法，獲取“煤的加工產(chǎn)品”的用途。 板書設(shè)計 課題2 燃料和熱量 一、化石燃料——天然氣 1．甲烷的物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，密度比空氣小，極難溶于水。 2．甲烷的燃燒： CH4+2O2CO2+2H2O 吸熱 二、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 放熱  第二課時 [引入新課] [介紹]煤、石油、天然氣是當(dāng)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。前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了天然氣的有關(guān)知識，這節(jié)課我們具體來學(xué)習(xí)煤和石油的綜合利用。 [板書]拓展課題 煤和石油的綜合利用 [活動與探究] 討論或思考： 1．你家中做飯、洗浴等使用什么燃料? 2．汽車、輪船、飛機(jī)、拖拉機(jī)等使用什么燃料? 3．煉鋼廠、熱電廠等使用什么燃料? [答案]1．煤氣或液化石油氣等。 2．汽油、煤油、柴油等。 3．煉鋼廠、熱電廠都用煤作燃料。 [追問]在生活中我們經(jīng)常用煤氣、汽油等作燃料，那么你知道它們是怎樣形成的嗎? [回答]1．為了使煤得到綜合利用，將煤隔絕空氣加熱，就可以使煤分解成許多有用的物質(zhì)，其中就有煤氣。 2．如果將石油加熱煉制，利用石油中各成分的沸點不同，將它們分離，就可得到不同的產(chǎn)品，比如汽油、煤油、柴油等。 [評價]大家回答得非常好，關(guān)于這方面的資料下課后再多查點，開闊視野。 [介紹]煤和石油都是由古代生物遺體埋在地層下，在地殼中經(jīng)過一系列非常復(fù)雜的變化而形成的。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”。 [過渡]下面同學(xué)們仔細(xì)閱讀課本P132、P146內(nèi)容，你能從中學(xué)到什么知識? [學(xué)生閱讀] [設(shè)問]你從中學(xué)到了什么呢? [回答]1．煤是由有機(jī)物和無機(jī)物所組成的復(fù)雜混合物，主要含有碳元素，此外，還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素以及無機(jī)礦物質(zhì)。 2．將煤隔絕空氣加熱，可使煤分解成焦炭、煤焦油和焦?fàn)t氣等。其中，焦炭可以冶金，煤焦油是重要的化工原料，焦?fàn)t氣則是重要的燃料。這樣煤就能被綜合利用了。 [教師補充]黑糊糊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(jìn)一步做成了各種有用的物質(zhì)。 [投影] [引申]例題：(xx年南昌市初中畢業(yè)、升學(xué)統(tǒng)一考試)煤是一種常用的化石燃料，家庭用煤經(jīng)過了從“煤球”到“蜂窩煤”的變化：以前人們把煤粉加工成略大于乒乓球的球體，后來人們把煤粉加工成圓柱體，并在圓柱體內(nèi)打上一些孔。請你分析這種變化的優(yōu)點是：_________。 煤在燃燒時會產(chǎn)生許多污染物，為了減少煤燃燒時對環(huán)境的污染，可設(shè)法把煤轉(zhuǎn)化成清潔的燃料。將水蒸氣通過熾熱的煤層，可得到較潔凈的水煤氣(主要成分是CO和H2)，請你寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。 煤氣廠常在家用水煤氣中特意摻入少量有難聞氣味的氣體，其目的是________。 答案：(1)使煤與空氣的接觸面積增大，燃燒更充分 (2)C+H2OCO+H2 (3)便于及早發(fā)現(xiàn)煤氣是否泄漏 [板書] [過渡]我們接著進(jìn)行剛才的內(nèi)容。 [回答]3．從油井中開采出來的石油，又稱原油。原油通常顯深棕色或黑色，常有綠色或藍(lán)色熒光，有特殊氣味，不溶于水，密度比水的稍小，沒有固定的熔點和沸點。 4. 石油主要含有碳和氫兩種元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素，它也是一種混合物。 5．石油和煤一樣，給它加熱后，同樣能得到很多產(chǎn)品。人們利用這些產(chǎn)品的燃燒，給工廠、農(nóng)村、汽車、輪船、火車等提供所需要的動力和熱量。 6．在20世紀(jì)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。 …… [教師補充]石油已經(jīng)在人類生活中發(fā)揮了巨大作用，它已深入到了日常生活中的各個方面。 [投影] [介紹]我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)和利用石油的國家之一。早在一千八百多年前，我國勤勞智慧的勞動人民就發(fā)現(xiàn)了石油。我國的石油資源比較豐富，煤也是世界上蘊藏量最大的國家之一。解放后，我國先后開發(fā)和建立了大慶、勝利、華北、中原、大港等石油基地和一批煤炭基地，近年來在我國海域和西北部也開發(fā)出了新的油田。 [引申]近些年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了有些能“冒油”的植物。 [投影] 有些能“冒油”的植物，引起了科學(xué)家的極大興趣。這種從植物體里產(chǎn)生的“石油”，實際上是一種低分子的碳?xì)浠衔?，它的分子量?000～5000之間，與礦物石油性質(zhì)相似?？茖W(xué)家們把這些能產(chǎn)生低分子量碳?xì)浠衔锏闹参锩雷u為“石油植物”。 巴西有一種香膠樹，富含油液，半年之內(nèi)，每一棵樹可分泌出2u～30千克膠液，它的化學(xué)成分同石油相似，不必經(jīng)過任何提煉，即可作柴油使用，將它注入柴油發(fā)動機(jī)的汽車油箱，車子就可以轟鳴奔馳了。在我國海南省以及越南、泰國、馬來西亞、菲律賓的熱帶森林里，生長著一種油楠樹，一般高10～20米，胸徑30～60厘米。油楠樹渾身飽含油液，只要在樹干上鉆一直徑為5厘米的孔，2～3小時就能流淌出5升淺黃色的油液。這種油液不需要加工便可注入柴油機(jī)內(nèi)作燃料，當(dāng)?shù)鼐用駝t習(xí)慣用它替代煤油點燈照明。此外，美國一些農(nóng)場種著一種雜草，人稱金花鼠草，其莖、葉充滿白色乳汁，乳汁中2／3是水，1／3是烴。用這種草可以煉出真正的石油，10平方米野生金花鼠草可提煉出l千克石油，人工栽培的雜交金花鼠草，10平方米可出油6．5千克。 著名的美國化學(xué)家，諾貝爾獎金獲得者卡爾文教授．在本世紀(jì)80年代找到一些植物，它所含的乳汁和石油的成分相同，將它們的乳汁加工成植物汽油后，可以使汽車啟動、飛馳。從此，人們在開發(fā)植物能源的道路上邁出了重要的一步。以后，卡爾文進(jìn)行了大規(guī)模的種植試驗。選育出3個石油“明星”。一個是牛奶樹．也叫綠玉樹，是一種小灌木，樹干里飽含乳汁，剖破樹皮，乳汁就會汩汩流出。另一個叫續(xù)隨子。高l米，抗寒耐旱．一年一收，在美國、日本都有栽種。第三個叫三角大戟，是身高0. 3米的灌木。極其抗旱，樹皮柔軟，用刀輕輕一劃，乳汁就會流出。如今，卡爾文在他那位于加利福尼亞州的實驗場里。每英畝(合4050平方米)地．司收50噸植物石油。經(jīng)適當(dāng)加工，能生產(chǎn)碳?xì)浠衔?—5噸，每桶(每石油桶約合159升)植物石油生產(chǎn)出來約花費20美元，可與真正的石油競爭。 卡爾文還認(rèn)為，有些“石油樹”抗逆性很強(qiáng)，不怕狂風(fēng)暴雨，不畏酷熱干旱，可栽種于荒地和沙漠。 另外，在80年代初，美國的科學(xué)家栽種了大片美洲香槐，這種植物的白色樹汁及其余一些部位都含有油質(zhì)。為了獲取植物石油，可以把整株美洲香槐研碎，然后用一種有機(jī)溶劑提純。在澳大利亞還發(fā)現(xiàn)了闊葉棉木，其枝葉都可提煉油類，據(jù)稱是目前世界上產(chǎn)油率最高的植物。 巴西科學(xué)家卡羅斯繼卡爾文之后，也獲得重大發(fā)現(xiàn)。他對熱帶森林中700多種植物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有幾種含有大量烴。一些藤本植物中的黏稠汁液，不僅能提取柴油、汽油，還可以提取高級航空燃料油。 日本東京大學(xué)的兩位專家，90年代初在沖繩島沿海找到一種高大的喬木——青珊瑚樹，這種樹的汁液中也含有大量的烴類化合物。 原產(chǎn)于北美西部干旱地區(qū)的希蒙得木，又稱霍霍巴，是一種能在沙漠惡劣環(huán)境下生活的常綠灌木植物，它的果實含有50％～60％油性乳汁，在美國和墨西哥已大規(guī)模栽培。 此外，銀膠菊、西谷椰子樹等，都具有較高的燃料油開發(fā)價值。國際上還用大豆油、菜籽油、葵花子油、棕櫚油作為代用燃料油。 [小結(jié)]煤、石油等燃料雖然與人類關(guān)系密切，但人類一定要記住它并不是無限的。 [板書]二、石油 [布置作業(yè)]教材P133討論題1、2。 板書設(shè)計 二、石油