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‎ ‎ 课题2．燃料和热量 教学目标 ‎ 1．知识与技能 ‎ (1)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。‎ ‎ (2)知道石油炼制出的几种主要产品及其用途。‎ ‎ (3)了解化学反应中的能量变化，认识燃料充分燃烧的重要性。‎ ‎ 2．过程与方法 ‎ (1)运用思考、讨论的方法来获取信息。‎ ‎ (2)运用实验的方法宋得出结论。‎ ‎ 3．情感态度与价值观 ‎ 通过对化石燃料的形成、使用年限，对人类所起的重要作用的了解，使学生认识到合理开发的重要性，培养节约利用资源的意识。‎ ‎ 　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”。‎ ‎ 　教学方法 ‎ 创设情境一探究实验一得出结论一联系实际一拓展视野．‎ ‎ 　教具准备 ‎ 教师用具：(1)投影仪，冷而干燥的烧杯，试管，小烧杯，玻璃片，‎ ‎ (2)CH4气体，镁条，盐酸，氢氧化钡晶体，氯化铵晶体．‎ ‎ 　课时安排 ‎ 2课时 ‎ 第一课时，化石燃料，化学反应中的能量变化。‎ ‎ 第二课时；拓展性课题——煤和石油的综合利用．‎ ‎ 　教学过程 ‎ 第一课时 ‎ [以新旧知识的联系，创设情境]‎ ‎ [学习情景]展示柴草、煤、塑料片、布料等实物．‎ ‎ [设问]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，发展至今天，出现了许许多多的新型燃料．这节课我们就来学习燃料和船量。‎ ‎ [板书]课题2 燃料和热量 ‎ [设问]燃料的燃烧在人类社会的发展过程中起着相当重要的作用，你能举出一些例子吗?‎ ‎ [学生回答、交流] ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ [讲解]生活中的各个角落都在使用燃料，正是因为燃料的燃烧，推动了历史的进步．火，是原始人类征服自然的武器．起初，当他们面对熊熊大火时，祖先们不知所措，馈恐万状．但原始人天生的好奇心和探索欲；战胜了恐惧和胆怯，慢慢地他们学会了用火来烧烤食物．热食增强了人的体质，为身体发育提供了更多的营养，熟食使咀嚼机能减退．于是牙齿变小，颔部短缩，面貌变得愈来愈像现代人。‎ ‎ [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．下面，我们就以天然气为例，来对化石燃料进行学习。‎ ‎ [“煤和石油”放在拓展性课题中]‎ ‎ [板书]一、化石燃料——天然气 ‎ [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。下面，同学们注意按照课本P134页[实验7—3]进行活动探究，做一做甲烷的燃烧实验。探究内容如下：‎ ‎ [投影]‎ ‎ 1．观察甲烷颜色、状态。‎ ‎ 2．在实验结束后，烧杯上出现了什么现象?‎ ‎ 3．迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内注入澄清石灰水后，震荡，又出现了什么现象?‎ ‎ 4．在实验开始时，点燃前为什么要先检验甲烷的纯度? ‎ ‎ 5．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?‎ ‎ 6．这个实验说明甲烷含有哪些元素?‎ ‎ 7．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] ‎ ‎ [总结、思考、讨论]‎ ‎ [结论]1．甲烷是无色气体。‎ ‎ [思考]1．甲烷在水中的溶解性怎么样呢?‎ ‎ 2．甲烷的密度和空气比较起来怎么样呢?‎ ‎ [答案]1，甲烷极难溶于水。‎ ‎ 2．甲烷的密度比空气的小。‎ ‎ [设问]那么．同学们想一想，这样的特点，给我们在收集甲烷气体时，提供了怎样的信 息呢?‎ ‎ [回答]收集时，可以用排水法，也可以用向下排空气法．‎ ‎ [评价]回答得非常好，我们在学习中要注意新、旧知识的联系。‎ ‎ [板书]1．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。‎ ‎ [结论]2．甲烷燃烧时火焰明亮并呈蓝色，可以看到，烧杯内壁上有水清生成。‎ ‎ [设问]有水滴生成．说明了什么问题呢?‎ ‎ [回答]说明甲烷的成分里一定含有氢元素。‎ ‎ [结论]3．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。‎ ‎ [教师讲解]甲烷是由碳和氢组成的化合物，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。‎ ‎ [板书]2．甲烷的燃烧 ‎ 点燃 ‎ CH4+2O2 CO2+2H2O ‎ [结论]4，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]煤矿的矿炕里经常有甲烷逸出，由此，同学们想到了什么呢?‎ ‎ [回答]1．煤矿里必须采取通风设施。‎ ‎ 2．煤矿里一定要严禁明火。‎ ‎ ‎ ‎ [结论]5．“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。‎ ‎ 6，这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。‎ ‎ [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用燃料问题。‎ ‎[投影]‎ 沼气的制取和利用 ‎ 　[教师组织学生一起了解沼气的制取和利用]‎ ‎ 　[过渡]人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料。然而，化石燃料的形成并非那么简单。‎ ‎ 　[投影]‎ ‎ [介绍]从这两个图中，我们可以看出煤、石油、天然气等化石燃料的形成，井非一日之功，它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?下面我们一起看一组数据，大家估算多少年后我国的石油和天然气将被耗尽?‎ ‎ 我国1998年化石燃料储量及年产量 探明储量 年产量 石油 ‎3Z．7亿吨 ‎1．6亿吨 天然气 ‎1．37×104亿立方米 ‎217亿立方米 煤 ‎1145亿吨 ‎12．4亿吨 ‎ [学生活动，教师巡视] ·‎ ‎ [过渡]化石燃料被人们广泛使用．是因为它燃烧能产生大量的热量。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。‎ ‎[投影打出实验内容]‎ ‎ [实验7—4]在一支试管中加入几小段镁条．再加入5 mL盐酸，观察现象，并用手触摸试管外壁．‎ ‎ [实验7—5]在一个小烧杯里，加入约20g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10gNH4‎ ‎ ‎ C1晶体，并立即用玻璃棒搅拌，使氢氧化钡晶体与NH4C1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7—4，试管中有大量气泡冒出，试管壁发热，实验7—5，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．‎ ‎ [评价]回答得很准确．‎ ‎ [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，镁和盐酸这样的反应．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。‎ ‎[板书]‎ 二、化学反应中的能量变化 吸热 放热 ‎ [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。同学们舶举出一些利用化学反应的热量和能量的实 例吗?‎ ‎ [学生讨论，举例]‎ ‎ [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]‎ ‎ [讲解]总体来讲，如果我们能提高煤等燃料的燃料利用率，就相当于延长煤的使用期限。‎ 要使燃料燃烧通常考虑两点：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。‎ ‎ [设问]在实际生活中我们是怎样来克服这些困难的呢?我们来看投影。‎ ‎ [投影]‎ ‎ 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，煤经过气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，揍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。‎ ‎ [小结]通过这节课的学习，我们了解了一些化石燃料，我们还知道化石燃料已经面临被耗尽的危险．应合理开采．并节约使用，同时，我们还应认识到，物质发生化学反应的同时，伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象发生。‎ ‎ [布置作业]课后习题1、2、3、4、5‎ 通过不同的方法，获取“煤的加工产品”的用途。‎ ‎ ‎ 第二课时 ‎[引入新课]‎ ‎[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。前面我猖已经学习了天然气的有关知识，这节课我们具体来学习煤和石油的综合利用。‎ ‎[板书]拓展课题 煤和石油的综合利用 ‎[活动与探究]‎ 讨论或思考：‎ ‎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?‎ ‎[答案]1．煤气或液化石油气等。‎ ‎2．汽油、煤油、柴油等．‎ ‎3．炼钢厂、热电厂都用煤作燃料。‎ ‎[追问]在生活中我们经常用煤气、汽油等作燃料，那么你知道它们是怎样形成的吗?‎ ‎[回答]1，为了使煤得到综合利用，将煤隔绝空气加热，就可以使煤分解成许多有用的物质，其中就有煤气． ，‎ ‎2．如果将石油加热炼制，利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离，就可得到不同的产品，比如汽油、煤油、柴油等．‎ ‎[评价]大家回答得非常好，关于这方面的资料下课后再多查点，开阔视野．‎ ‎[介绍]煤和石油都是由古代生物遗体埋在地层下，在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的．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”。‎ ‎[过渡]下面同学们仔细阅读课本P132、P146内容，你能从中学到什么知识y ‎[学生阅读]‎ ‎[设问]你从中学到了什么呢?‎ ‎[回答]1．煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物．主要含有碳元素，此外，还含有少量的氯、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。‎ ‎2．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．煤焦油是重要的化工原料，焦炉气则是重要的燃料。这样煤就能被综合利用了。‎ ‎[教师补充]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。‎ ‎[问题]例题：(2003年南昌市初中毕业、升学统一考试)煤是一种常用的化石燃料，家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化：以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，井在圆柱体内打上一些孔。请你分析这种变化的优点是：煤在燃烧时会产生许多污染物，为了减少煤燃烧时对环境的污染，可设法把煤转化成清洁的燃料。将水蒸气通过炽热的煤层，可得到较洁净的水煤气(主要成分是CO和H2)，请你写出该反应的化学方程式．‎ 煤气厂常在家用水煤气中特意掺人少量有难闻气味的气体，其目的是。‎ 答案：(1)使煤与空气的接触面积增大，燃烧更充分(2)c+H20些CO+H, (3)便于及早发现煤气是否泄漏 ‎[板书]‎ ‎ ‎ 一、煤 焦炭——冶金工业 煤焦油——化 工 焦炉气——燃 料 粗氨水——化 肥 ‎[过渡]我们接着进行刚才的内容。‎ ‎[回答]3．从油井中开采出来的石油，又称原油。原油通常显深棕色或黑色，常有绿色或蓝色荧光，有特殊气味，不溶于水，密度比水的稍小，没有固定的熔点和沸点．‎ ‎4．石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，它也是一种混合物。‎ ‎5．石油和煤一样，给它加热后，同样能得到很多产品。人们利用这些产品的燃烧．给工厂、农村、汽车、轮船、火车等提供所需要的动力和热量。‎ ‎6．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、染料、洗涤剂等。‎ ‎[教师补充]石油已经在人类生活中发挥了巨大作用．它已深入到了日常生活中的各个方面。‎ ‎[介绍]我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一。早在一千八百多年前，我国勤劳智慧的劳动人民就发现了石油。我国的石油资源比较丰富，煤也是世界上蕴藏量最大的国家之一。解放后，我国先后开发和建立了大庆、胜利、华北、中原、大港等石油基地和一批煤炭基地，近年来在我国海域和西北部也开发出了新的油田。 ’‎ ‎[引申]近些年，科学家发现了有些能“冒油”的植物。‎ ‎[投影]‎ 有些能“冒油”的植物，引起了科学家的极大兴趣。这种从植物体里产生的“石油”，实际上是一种低分子的碳氢化合物，它的分子量在1000～5000之间，与矿物石油性质相似。科学家们把这些能产生低分子量碳氢化合物的植物美誉为“石油植物”。‎ 巴西有一种香胶树，富含油液，半年之内，每一棵树可分泌出20～30千克胶液，它的化学成分同石油相似，不必经过任何提炼，即可作柴油使用，将它注入柴油发动机的汽车油箱，车子就可以轰鸣奔驰了．在我国海南省以及越南、泰国、马来西亚，菲律宾的热带森林里，生长着一种油楠树，一般高l0～20米．胸径30～60厘米。油楠树浑身饱含油液，只要在树干上钻一直径为5厘米的孔，2～3小时就能流淌出5升浅黄色的油液。这种油液不需要加工便可注入柴油机内作燃料，当地居民则习惯用它替代煤油点灯照明。此外，美国一些农场种植一种杂草，人称金花眠草，其茎、叶充满白色乳汁，乳汁中2／3是水，1／3是烃。用这种草可以炼出真正的 石油，10平方米野生金花鼠草可提炼出l千克石油，人工栽培的杂交金花鼠草，l0平方米可出油6.5千克．‎ 著名的美国化学家，诺贝尔奖金获得者卡尔文教授，在本世纪80年代找到一些植物，它们所含的乳汁和石油的成分相同．将它们的乳汁加工成植物汽油后．可以使汽车启动、飞驰。从此．人们在开发植物能源的道路上迈出了重要的一步。以后，卡尔文进行了大规模的种植试验，选育出3个石油“明星”‎ ‎ ‎ ‎。一个是牛奶树，也叫绿玉树，是一种小灌木，树于里饱含乳汁，削破树皮，乳汁就会汩汩流出。另一个叫续随于，高l米，抗寒耐旱，一年一收．在美国，日本都有栽种。第三个叫三角大戟，是身高o．3米的灌木，极其抗旱，树皮柔软．用刀轻轻一划，乳汁就会流出。如今．卡尔文在他那位于加利福尼亚州的实验场里．每英亩(合4050平方米)地可收50吨植物石油，经适当加工，能生产碳氢化合物1～5吨，每桶(每石油桶约合159升)植物石油生产出来约花费20美元，可与真正的石油竞争。‎ 卡尔文还认为，有些“石油树，可逆性很强．不怕狂风暴雨，不畏酷热干旱，可栽种子荒地和沙漠。‎ 另外，在80年代初．美国的科学家栽种了大片美洲香槐，这种植物的白色树汁及其余一些部位都含有油质。为了获取植物石油．可以把整株美洲香槐研碎，然后用一种有机溶剂提纯，在澳大利亚还发现了阔叶棉木．其枝叶都可提炼油类，据称是目前世界上产油率最高的植物。‎ 巴西科学家卡罗斯继卡尔文之后．也获得重大发现。他对热带森林中700多种植物进行研究，发现有几种含有大量烃。一些藤本植物中的黏稠汁液，不仅能提取柴油，汽油，还可以提取高级航空燃料油。‎ 日本东京大学的两位专家，90年代初在冲绳岛沿海找到一种高大的乔木——青珊瑚树，这种树的汁液中也含有大量的烃类化合物。‎ 原产于北美西部干旱地区的希蒙得木，又称霍霍巴，是一种能在沙漠恶劣环境下生活的常绿灌木植物，它的果实含有50％～60％油性乳汁，在美国和墨西哥已大规模栽培。‎ 此外，银胶菊，西谷椰子树等，都具有较高的蝴料油开发价值。国际上还用大豆油、菜籽油、葵花于油、棕榈油作为代用燃料油。‎ ‎[小结]煤、石油等燃料虽然与人类关系密切，但人类一定要记住它并不是无限的。‎ ‎[板书]二、石油 ‎ ‎[布置作业]教材P133，讨论题l、2．‎ 板书设计 一、煤 焦炭——冶金工业 煤焦油——化 工 焦炉气——燃 料 粗氨水——化 肥