2019九年级化学上册 第七单元课题2 第1课时 化学反应中的能量变化化石燃料的利用素材 9页

第七单元　燃料及其利用 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　化石燃料的利用 ‎ 素材一 新课导入 ‎ ‎[情景导入] [以新旧知识的联系，创设情境]‎ ‎[投影] 展示柴草、煤、塑料片、布料等实物。‎ ‎[提问] 看到这些实物，你想说些什么？‎ ‎[学生回答] 如：1.它们都是与人类关系十分密切的可燃物。‎ ‎2．它们在外界条件，如氧气、温度等条件适宜的情况下，都可以燃烧。‎ ‎3．想告诉大家，平时生活中注意安全。‎ ‎4．想知道煤、塑料等物质是怎样形成的。‎ ‎……‎ ‎[新课引入] 在日常生活中，许多物质都能发生燃烧反应，从最早使用的柴草到煤、石油和天然气，发展至今，已经出现了许许多多的新型燃料。这节课我们就来学习化石燃料和能量变化。‎ ‎[热点导入] “西气东输”工程是我国继长江三峡工程之后的又一项世界级特大工程。‎ ‎“西气东输”输气管线西起新疆塔里木油田，东至上海市，管线全长约‎4000 km，横跨9个省市区，是中国最长的输气管道。同学们知道“西气东输”输的是什么“气” 吗？是天然气，它与煤、石油一起，是现代社会重要的能源，我们的生存和发展一刻也离不开它。‎ ‎[情景导入] 大家可能在博物馆中见过化石，比如三叶虫化石、恐龙化石。今天我们学习的化石燃料，它们的形成过程和化石一样，都是生物遗骸在特殊的气候和地质条件下，经过漫长的变化而来。图片投影：古代植物埋于土中形成了煤；海洋生物的遗骸埋入泥沙中形成了石油。‎ 化石燃料的变化过程又有些特殊，它富集了可以燃烧的成分，所以具有可燃性。有人以为化石燃料的外表就像石头一样，你们说是这样吗？(不是)大家说得对，化石燃料的外表不一定像石头一样。固态的煤、液态的石油和气态的天然气都是化石燃料。化石燃料是我们人类的宝贵财富，煤被称为“工业的粮食”，石油被称为“工业的血液”。今天我们就来学习这些宝贵的财富——化石燃料。‎ ‎ 素材二 教学建言 ‎ ‎[建言1] 化石燃料及其成分的处理方式 形式一：从日常生活角度入手，课前要求学生调查常用的家用燃料以及车用燃料都有哪些。‎ ‎[学生调查结果] ‎ 家用燃料：柴草、煤、天然气、煤气以及液化石油气等。‎ 车用燃料：汽油、柴油、乙醇汽油等。‎ 问题：(1)上述材料中属于化石燃料的有哪些？‎ ‎(2)你知道黑龙江省的大庆油田开采的是哪种化石燃料吗？‎ ‎(3)汽油、柴油是哪种化石燃料加工的产品？‎ ‎(4)石油和煤等化石燃料的用途就是作燃料吗？还有其他的用途吗？(学生阅读教材P139资料卡片认识石油和煤的综合利用)‎ 8‎ ‎(5)煤、石油和天然气等化石燃料是取之不尽、用之不竭的吗？(引导学生完成P141讨论)谈谈你对化石燃料使用和开发的看法。‎ 形式二：(播放课件)播放煤和石油用途的课件以及有关“西气东输”纪录片片段。‎ ‎(1)课件中煤、石油和天然气等燃料是古代生物遗骸经过长期复杂变化形成的燃料，我们把这些燃料称为什么燃料？这些燃料的组成中一定含有什么元素？‎ ‎(2)联系生活实际想一想，石油分馏加工产品都有哪些？(引导学生阅读教材P138图7－22)‎ ‎(3)煤、石油、天然气等化石燃料是取之不尽、用之不竭的吗？(引导学生完成P141讨论)谈谈你对化石燃料的使用和开发的看法。‎ ‎[建言2] 燃料充分燃烧因素的处理方式 方式一：回忆第二单元硫粉、木炭粉分别在氧气、空气中燃烧，燃烧现象都有哪些？对比硫粉、木炭粉在空气、氧气中的燃烧现象，你得出的结论是什么？想一想如何才能使燃料充分燃烧呢？‎ 方式二：北方冬季需要集中供暖，锅炉工常常将大块煤球，砸碎成小块或粉成粉末，这样做的目的是什么？如果煤不完全燃烧会有哪些危害？(学生阅读教材P141)通过哪些措施可以使燃料充分燃烧？‎ ‎[建言3] 甲烷燃烧的产物 ‎(1)家用燃料天然气的主要成分是什么？它具有哪些性质？‎ ‎(2)甲烷燃烧过程中，观察到干燥的烧杯有何变化？此变化说明哪些问题？进而推知甲烷成分中含有什么元素？‎ 分析：此实验的烧杯为什么是干燥的？‎ ‎(3)将干燥烧杯内壁沾有澄清石灰水，然后罩在燃着甲烷的火焰上方，你观察到石灰水有何变化？此变化说明哪些问题？进而推知甲烷成分中含有什么元素？‎ 分析：通过上述分析和推理，对于含碳、氢元素的可燃物如何来验证产物？‎ ‎ 素材三　 视频资源 ‎[视频1] 生石灰与水的反应 ‎[视频2] 石油的开采 ‎[视频3] 煤的开采 ‎[视频4] 甲烷的燃烧 详见光盘内容。‎ ‎ 素材四　 板书设计 ‎ ‎ ‎[设计1]‎ 一、化学反应中的能量变化 8‎ 二、化石燃料的利用 三、燃料充分燃烧的方法 ‎1．燃烧时要有足够的空气 ‎2．燃料与空气要有足够大的接触面 ‎[设计2]‎ 一、化学反应中的能量变化 二、化石燃料的利用 ‎1．煤、石油和天然气是世界上最主要的三大化石燃料，是不可再生能源 ‎　 2.煤和石油 煤 石油 ‎3．天然气(主要成分CH4)‎ ‎(1)CH4的物理性质：无色、无味气体，密度比空气小，难溶于水 ‎(2)CH4的化学性质：CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎(3)CH4中组成元素的检验：①方法　②结论 ‎(4)沼气的用途：解决农村生活燃料问题 三、燃料充分燃烧的因素 ‎ 素材五　课后“练习与应用”变式题 ‎ ‎ ‎1．[1题(1)变式] 酸雨是绿色植物的“刽子手”。造成酸雨的主要物质是(　　)‎ A．甲烷和氧气　　　　　　　　B．氮气和氧气 C．一氧化碳和二氧化碳 D．二氧化硫和二氧化氮 ‎[答案] D ‎2．[1题(2)变式] 下列混合气体遇到明火不会发生爆炸的是(　　)‎ A．煤气、氧气 B．天然气、空气 C．氢气、甲烷 D．液化石油气、空气 8‎ ‎[答案] C ‎3．[1题(3)变式] 下列能源物质中，不会对环境造成污染，且具有良好发展前景的清洁能源是(　　)‎ A．煤 B．氢气 C．天然气 D．石油 ‎[答案] B ‎4．[1题(4)变式] 化石燃料不充分燃烧不但浪费能源，而且还会产生一种能与人体血红蛋白结合的有毒气体，它是(　　)‎ A．二氧化硫 B．二氧化氮 C．一氧化碳 D．二氧化碳 ‎[答案] C ‎5．[1题(5)变式] 钓鱼岛及附近海域蕴藏有大量的石油和天然气。下列关于石油和天然气的叙述错误的是(　　)‎ A．天然气是混合物 B．石油是可再生能源 C．石油是一种化石燃料 D．天然气的主要成分是甲烷 ‎[答案] B ‎6．[1题(6)变式] 下列过程不是通过化学变化获得能量的是(　　)‎ A．利用炸药开山炸石 B．利用煤燃烧发电 C．利用天然气燃烧做饭 D．利用太阳能发电 ‎[答案] D ‎7．[2题变式] 汽车使用的燃料是________，它是________炼制的产品。汽油的主要成分是碳氢化合物，据你推测汽车尾气中氮元素的主要来源是________________。‎ ‎[答案] 汽油(或柴油)　石油　空气中的氮气(或空气)‎ ‎8．[3题变式] 加强对空气质量的监测是保护环境的一项重要措施，下表是达州市一年四季空气质量监测的平均数据。请你据表回答下列问题。‎ 可吸入颗粒物(TSP)‎ 氮氧化合物(NO2等)‎ 二氧化硫(SO2)‎ 空气质量级别 春季 ‎88‎ ‎40‎ ‎44‎ Ⅱ 夏季 ‎67‎ ‎33‎ ‎36‎ Ⅱ 秋季 ‎90‎ ‎46‎ ‎54‎ Ⅱ 冬季 ‎98‎ ‎69‎ ‎60‎ Ⅱ ‎(1)对达州市空气质量影响最大的指标是______________ 。‎ ‎(2)空气质量最差的季节是________。‎ ‎(3)你认为造成这种情况的原因是_________________________________(答一点即可)。‎ ‎(4)可采取的有效防治措施是_______________________________________(答一点即可)。‎ ‎[答案] (1)可吸入颗粒物(或TSP)　(2)冬季　(3)冬季天气较冷，取暖所用煤的量增大　(4)使用和开发清洁燃料(或大量植树造林；提倡使用新能源等合理答案)‎ ‎9．[6题变式] 安徽省两淮地区煤炭资源丰富，瓦斯存在于煤层及周围岩层中，是井下有害气体的总称，主要成分是甲烷。‎ ‎(1)请你写出甲烷完全燃烧的化学方程式：__________________________。‎ ‎(2)煤矿瓦斯爆炸有两个必要条件：‎ ‎①瓦斯含量在爆炸极限的范围内；②__________________________。‎ ‎(3)下表是常见三种气体的爆炸极限，请你据此判断：‎ 8‎ 可燃气体 爆炸极限(体积分数)‎ H2‎ ‎4.0%～74.2%‎ CH4‎ ‎5%～15%‎ CO ‎12.5%～74.2%‎ 最容易发生爆炸的气体是________。‎ ‎(4)下列图标中，与燃烧和爆炸无关的是________。‎ ‎(5)某现代化的矿井采用了“低浓度瓦斯发电技术”，有效解决了矿区及周边地区的照明用电。这种既采煤又发电联合生产的优点是______________。‎ ‎[答案] (1)CH4＋2O22H2O＋CO2　(2)②温度达到着火点 ‎(3)H2　(4)B　(5)节约能源(合理即可)‎ ‎10．[7题变式] 某无色气体可能由H2、CH4、CO、CO2中的几种组成。将此混合气体通过过量的澄清石灰水，出现白色浑浊；将剩余气体导出，经干燥后点燃，罩在火焰上方的干燥烧杯内壁有水珠生成。该混合气体的可能组成是(　　)‎ A．H2、CH4　　　B．H2、CO　　　C．H2、CH4、CO　　D．CH4、CO、CO2‎ ‎[答案] D ‎ 素材六　教材参考答案 ‎ ‎[教材P136实验7－3·参考答案]‎ ‎ 现象 生石灰固体逐渐溶解至消失 手的感觉 发烫(或烫手)‎ ‎　　[教材P137讨论·参考答案] ‎ 利用化学反应放出的热量可以切割或焊接金属、驱动汽车、加热物质等。‎ ‎[教材P139实验7－4·参考答案]‎ 现象 ‎ 化学方程式 ‎(1)‎ 烧杯内壁有无色液体产生 CH4＋2O22H2O＋CO2‎ ‎(2)‎ 澄清石灰水变浑浊 CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O ‎　　[教材P141讨论·参考答案] ‎ 关于我国化石能源多少年将被耗尽的问题，实际上受很多因素的影响，在这里只是从开采这一个方面来进行简单的估算，使学生对这个问题有一些感性的了解。使其意识到节约能源、合理开发资源的重要性，并增强忧患意识。‎ ‎[教材P141讨论·参考答案] ‎ 燃料燃烧时需要充足的氧气，当燃气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色，锅底出现黑色时，说明氧气(空气)量不足，燃气发生不完全燃烧，因此需要调节灶具或炉具的进风口，以增大氧气(空气)的进气量。‎ ‎[教材P145讨论·参考答案] ‎ 8‎ 氢气还不能作为燃料被广泛使用，其主要原因是：在自然界中不存在大量的氢气，故需要人工制取，而其制取成本高、贮存困难，因此作为燃料暂时未能被广泛使用。‎ ‎[教材P147练习与应用·参考答案] ‎ ‎1．(1)D　(2)C　(3)A　(4)A　(5)A　(6)C ‎[解析] (1)二氧化硫、二氧化氮这些气体在空气中反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨。‎ ‎(2)具有可燃性的气体与空气混合后遇明火可能会发生爆炸。‎ ‎(3)氢气燃烧只生成水，对空气无污染。‎ ‎(4)煤气中毒指的是一氧化碳中毒。‎ ‎(5)石油属于化石燃料，不是化工产品；石油是由多种沸点不同的有机物混合而成的；石油分馏可得汽油、柴油等多种化工产品；石油产品有多种用途，可用于发电等。‎ ‎(6)化学反应伴随有能量变化，有的反应放热，有的反应吸热；燃烧放热，镁与盐酸反应不是燃烧反应也放出热量；人类利用的能量大部分是由化学变化获得的，但也有不是通过化学变化得到的，如风能、水能、潮汐能等。‎ ‎2．汽油、柴油、车用乙醇汽油等　可燃冰 ‎3．原煤中含有硫元素，冬天取暖大量烧煤产生二氧化硫，使空气中二氧化硫含量增多。‎ 采取的措施有：尽量减少含硫原煤的燃烧，使用新能源等。‎ ‎4．不能。可燃物的燃烧产物是二氧化碳和水，可燃物中一定含有碳、氢元素，还可能含有氧元素。‎ ‎5．如果使用密度比空气小的燃料，如天然气等，则将报警器安装在墙的上面；如果使用密度比空气大的燃料，如液化石油气等，则将报警器安装在墙的下面。‎ ‎[解析] 当报警器与燃气接触时才能报警，安装报警器应与气体的密度结合。‎ ‎6．通风、严禁烟火等；在矿井口及煤矿醒目的地方贴“严禁烟火”“禁止吸烟”等标志。‎ ‎7．A.一氧化碳　B．甲烷　C．氢气 ‎2CO＋O22CO2‎ CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎2H2＋O22H2O Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O ‎ ‎8．煤　天然气 ‎9．生石灰在保存过程中吸收空气中的水，发生反应放热而膨胀，导致塑料试剂瓶膨胀破裂；如果用其中的生石灰来做与水反应的实验，无法感觉到明显的放热现象，因为已经有部分氧化钙与水反应而变质了。‎ 素材七　化学与生活 ‎ ‎ ‎“石油”可以种出来吗？‎ 能源危机正在威胁着世界。据专家预测，现已探明的石油储量只能够开采50年，天然气只能开采60年，煤炭储量也只能够开采200年。与此同时，世界能源需求将不可避免的大幅度增长。面对这种供需矛盾的现实，各国科学家在开发利用新能源方面做出了不懈的努力，并取得了可喜的进步。‎ 8‎ ‎20世纪70年代，诺贝尔奖获得者──卡尔文教授在巴西发现了一种橡胶树。这种树能够分泌出一种同石油非常相似的碳氢化合物，只要稍加提炼，即可当做石油使用。在美国还有一种叫“黄鼠草”的植物。这种野草经过人工杂交栽培之后，每公顷可以产油3 ‎000 kg。我国广东、福建一带有一种奇怪的光棍树，它的故乡在非洲，退化的叶子使它能够避免水分的散失，适应干燥的气候。这种树的枝条是肉质的，里面含有一种奇特的白色乳汁，乳汁中碳氢化合物含量极高。这种树很有可能提炼出石油。‎ 石油不仅可以在陆地上种植，还可以在海洋中种植呢。美国能源部和太阳能研究所利用生长在美国西岸的巨型海藻，已经成功提炼出优质“柴油”。加拿大的科学家也进行了海洋种植石油的实验。他们将一些特殊的细菌植入生长很快的藻类中，经过一定的化学处理后，产生了可作燃料的“植物石油”。这和在漫长的地质过程中，细菌分解生物体的有机质，并将其加工成石油的过程基本相同，只不过科学家只用了几个月的时间，就完成了几百万年漫长的岁月所起的作用。‎ 从植物中提取石油不会污染环境，因此，这种可再生能源有着“绿色能源”之称，具有广阔的发展前景，而且较之于开发核能和其他能源，绿色能源要便宜和安全的多。所以种植能源的研究和开发受到了科学家们的青睐。由于技术还不完善，种植能源目前仍处于试验阶段，但我们有理由相信，在不远的将来，一种无污染、高效的新型源将出现在人们的生产和生活中。‎ ‎ ‎ 素材八　 能力培优 ‎ ‎ ‎【培优训练题】‎ ‎1．(山西初赛)扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾，不会留下任何痕迹而使物品损坏，最适宜的灭火器是（ ）‎ A．高压水枪 B．二氧化碳灭火器 C．干粉灭火器 D．水基型灭火器 ‎2．（长春初赛）氯化铵固体受热分解为氨气和氯化氢两种气体，此过程需要不断吸收热量，两种产物均不支持燃烧。舞台上的幕布常用浓氯化铵溶液浸泡，可起到防火的作用。试分析此幕布能够防火的两点原理：（1） ；（2） 。‎ ‎3．（海南初赛）如下图所示，为了让水中的白磷燃烧起来，小明通过导气管用嘴向水中吹气，结果白磷没有燃烧。请回答：‎ ‎（1）白磷未能燃烧的原因： 。 。‎ ‎（2）设计使白磷燃烧的一种方法： ‎ ‎ 。‎ ‎4．（黑龙江初赛）大庆油田对我国经济建设起到了重要的促进作用。在油田中，有的时侯会发生一些较大的火灾，这个时候灭火人员会用炸药在大火上方爆炸或者选择液态氮来灭火。请简述两者灭火原理？分析两种灭火方法中，哪一种方法较快，原因是什么？‎ ‎【情景创新题】‎ ‎5．（原创题）‎2012年8月23日早上6时18分，广东省佛山市盛丰陶瓷有限公司（三水分公司）综合大楼发生火灾，据调查，该综合楼为4层钢筋混凝土结构，单层面积‎1100 m2‎，火灾过火面积为‎4400 m2‎。此次火灾造成15人死亡，1人重伤，其中12人在火灾中死亡，2人跳楼死亡，1人医治无效身亡，火灾于8时20分被扑灭。请回答下列问题：‎ ‎（1）下列标志不属于消防安全标志的是 。‎ 8‎ ‎（2）综合大楼的下层起火时，火势凶猛无法扑灭时，下列逃生措施中正确的是 。‎ ‎①沿楼梯迅速下楼 ②匍匐前进，寻找安全出口 ③封闭门窗 ④迅速转移到阳台，用绳子下坠 ⑤跳楼 ⑥用湿毛巾堵住口鼻 A．①②⑤⑥ B．③④⑤⑥ C．①②④⑥ D．②③④⑥‎ ‎（3）消防官兵用水枪向火区喷水灭火，其原理是 。‎ A．降低可燃物的着火点 B．使温度降低到可燃物着火点以下 C．使可燃物与空气隔绝 D．水能分解出不能助燃的物质 ‎（4）发现火势较大，有蔓延的可能，应马上打什么电话号码报火警 。‎ ‎（5）火灾被扑灭后，消防人员发现事故大楼采用的是敞开式的楼梯间，中间没有设置任何防火门等防火设施。请分析安装防火门作用是 。‎ 参考答案 ‎1．B 解析：液态二氧化碳汽化吸热使周围环境温度降到可燃物着火点以下，达到灭火目的，同时灭火时不会留下任何痕迹，不会损坏物品。‎ ‎2．（1）氯化铵分解需要吸收热量，使温度降到幕布着火点以下 ‎（2）氯化铵分解得到两种气体不支持燃烧，使幕布与空气隔绝 解析：氯化铵能够灭火根据题给信息从化学角度分析可知：一是氯化铵受热分解需要吸收大量热，导致周围环境温度降到幕布着火点以下；二是氯化铵分解产生气体不具有可燃性，从而使周围空气与幕布隔绝。‎ ‎3．（1）小明从嘴里吹出的气体中含有较多二氧化碳，氧气量不足 ‎（2）通过导气管通入氧气，或用一支空试管小心插入水中罩住白磷 解析：人体呼出的气体中二氧化碳的含量多，氧气含量少，且二氧化碳不燃烧也不支持燃烧；若使热水中白磷燃烧，需要对准白磷通入空气或氧气。‎ ‎4．炸药灭火原理：炸药爆炸能消耗油井上方的氧气，使可燃物因缺氧而灭火；‎ 液氮灭火原理：利用液态氮吸收热量，导致油井周围温度降低到可燃物着火点以下而灭火。‎ 炸药灭火较快。炸药在瞬间发生，可瞬间耗尽油井上方氧气。‎ 解析：可以说题给两种方法都能达到灭火目的，解题的关键是正确分析各自灭火的原理，从而得出哪种灭火方法较快。爆炸法会在瞬间驱散掉燃区周围空气中的氧气，降低燃区周围氧气含量，从而达到隔绝氧气的目的；液氮法灭火降低可燃物周围的温度，使温度降到可燃物着火点以下，比较两种灭火方法，采用爆炸法好一些，灭火时间短。‎ ‎5．（1）D （2）D （3）B （4）119 （5）防止外界空气进入火区，避免为燃烧提供充足氧气 8‎ 解析：问题（1）选项D属于塑料制品回收标志；问题（2）火灾现场我们要学会自救，因燃烧产生烟尘向上蔓延，为防止通过呼吸道进入体内应该用湿毛巾捂住口鼻、俯下身子，并封闭门窗以免烟气进入，切不可采取跳楼逃生方法；问题（3）用水灭火，水变成水蒸气吸热，使周围温度降到可燃物着火点以下；问题（4）火警电话是119；问题（5）防火门的作用是防止外界空气进入火区。‎ 8‎