资源简介

第十一单元　化学与社会发展
第一节 化学与能源开发
设计说明 当今社会，人类所使用的能量主要来自化石燃料的燃烧。化石燃料燃烧时会放出大量的热，可以间接地产生电能，同时也会产生二氧化硫、氮氧化物等造成环境污染的气体，这都是学生比较熟悉的。然而，化石燃料的储量是有限的，人们对能源的需求却是不断增加的，并希望所用的能源来源广泛、放热量大、没有污染。如何解决这样的矛盾呢？这就需要开发和利用新的能源。那么，什么样的能源最能满足人们的需求，化学在新能源的开发中起着什么样的作用，物质的化学能是否可以直接转化为电能呢？这正是本节教学需要解决的问题。因此，本节教学应定位于使学生认识到化学反应可以为人类提供能量，物质的化学能可以转化为多种形式的能量，运用化学方法可以解决能源危机。本节教材内容不多，联系生产生活实际，使学生对能源现状有一个正确认识，增强学生的能源危机认识，激发学生开发新能源的社会责任感。 能源在很大程度上依赖于化学过程，能源消费的90％以上依靠化学技术。怎样控制低品位燃料的化学反应，使我们既能保护环境又能使能源的使用成本合理化是化学面临的一大难题。化石能源的转化及综合利用至关重要。可再生能源的开发离不开以化学为核心的技术的发展，其他形式的新能源的开发和利用也都离不开化学科学研制的新型材料的支持。因此，通过本节课的学习，进一步使学生认识到化学科学在能源开发中的作用，完善化学科学的价值观。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一，研究化学反应中能量变化具有非常现实的意义。化学能量、能源观的建立，不仅仅是为了教育学生节约能源、树立环境保护意识，更侧重培养学生的创新意识和创新能力，增强社会责任感。 教学目标 知识与技能 1.了解人类能源发展历史。 2.认识在能源的开发利用过程中化学所起的作用。 3.明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能和热能，也可以转化为电能等多种形式的能量，树立不同能量之间可以相互转化的观念。 过程与方法 1.学会分析各种能源的优缺点。 2.根据能源的优缺点选择合适的用途。 情感、态度与价值观 1.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。 2.培养学生敢于质疑的精神。 重点难点 教学重点 1.氢能源的优点、氢能源的开发。 2.化学能和其他能源的转换。 教学难点 1.氢气作燃料未普及使用的原因。 2.化学能和电能的相互转化。 教学方法 1.利用多媒体展示各种图片，了解化学与社会生活的密切关系。 2.通过趣味实验激起学生学习化学的兴趣，观察化学变化产生的现象。 教具、学具 多媒体、废旧干电池、烧杯、锌片、碳棒、稀硫酸、电流计等。 多媒体课件、新能源开发的有关素材等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 师：同学们想一下这样一个问题，火箭升空、汽车行驶、生火做饭都与什么有关？ 生：都与能源有关。 师：目前，我们使用的主要能源是什么？ 　　　　　　 煤　　　　　　　　石油　　　　　　　天然气 生：化石能源。 师：展示与能源相关的图片证明人类社会的发展离不开能源。 讲授新课 教师提问：大家能否告诉我，人类最初使用的能源是从哪里获得的？ 生答：柴草。 师：对！古代人主要利用柴草燃烧时发生的化学变化将化学能转化为光能和热能。柴草以其便宜易得得到广泛应用。但随着工业的发展，柴草因为其热值低，受地理环境制约明显，不便于运输等缺点退出了主导地位。到了现代社会主要使用的能源是煤、石油和天然气。 设疑：（投影）那么你知道化石燃料有哪些不足之处呢？ 交流讨论：学生讨论后发表观点…… 师：观察课本第94页第一幅图片，你能从中获得哪些信息？ 投影：化石燃料的使用的年限。 年 生答：地球上蕴藏的煤炭资源将在今后200多年就能开采完，石油将在今后40多年开采完，天然气也只能再继续维持60多年。 师：地球上的化石燃料一旦被使用完，我们将面临着严重的能源危机，如何解决目前全世界正面临的能源危机，你有哪些措施呢？ 生：讨论后，回答。 生答：1.提高能源利用率； 2.节约能源； 3.使用节能产品； 4.开发新能源。 中国节能产品标识 师问：你认为未来解决能源危机的最根本的方法是什么？ 生答：开发新能源。 师问：可供人类开发利用的新能源有哪些？ 生答：太阳能、氢能、风能、潮汐能、核能等。 投影： 　　　　　　 　　　　　　　 教师点拨：但是这些能源的使用都存在一些制约条件，如风力发电受季节影响，而且会影响候鸟的迁徙破坏生态；使用太阳能的成本高，能量密度低，不适合大型工厂的能量供应。有没有更理想的新能源呢？ 生答：氢能。 师：对。下面我们来认识清洁高效的能源——氢能。 一、清洁高效的氢能 师：根据你所知道的有关氢气的知识，就氢气用作燃料的优点与同学进行讨论、交流： 1.氢气燃烧产生的热量 2.氢气燃烧的产物 3.制取氢气的原料 4. 几种燃料燃烧热值的比较 生答：氢气是理想的清洁高效能源，主要原因包括以下几点： （1）氢气热值高； （2）燃烧产物是水，无污染； （3）制氢原料是水，来源广。 师：请写出氢气燃烧的化学方程式。 生答：2H2＋O22H2O。（生板演） 教师点拨：氢气可用于发射火箭、氢能源汽车等。 　　　　　　　 师：哪些方法可制备氢气？（生板演） 生：讨论后回答。 （1）实验室制法：Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。 （2）水电解法：2H2O2H2↑+O2↑。 师问：氢能的优点这么多，氢能为什么没有得到广泛的应用？ 生：讨论后回答。 （1）制氢问题：目前的制氢技术需要耗用大量的煤、石油、天然气或电力，效率还比较低。 （2）储氢问题：氢分子小，质量轻，容易逸失；氢气易燃、易爆，不易储存和运输。 师：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。 设问：那么我们是否就此放弃氢气这种新型能源呢？当然不能。那么我们当如何解决这个问题呢？ 生：思考，讨论。 师：大家的思路非常好，这也是当今世界各国科学家们正在努力攻克的难题。现在，科学家们已经提出“理想的氢能源循环体系”。 投影：理想的氢能源循环体系 师问：仔细观察图片，思考理想的制氢气的方法是什么呢？ 生：理想的制氢方法为寻找合适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气。 师：只要有光催化剂存在，将水放在太阳光下晒一晒，就能得到氢气和氧气了。在燃料电池中，氢气和氧气发生化学反应转化为电能。燃料电池只是化学电池的一种。 设问：日常生活中你所用过的或者听说过的电池有哪些呢？ 生答：…… 教师点拨：电池以它的体积小，电容量大，携带方便等特点，成为现代社会应用非常普遍的一种能源。下面我们就以电池为例来探究一下电池与化学之间有什么关系。 二、应用广泛的化学电池 投影：展示电池的内部结构。 师：小心地剥开一节1号干电池，看看里面都有什么物质？ 生：碳棒、锌皮、二氧化锰、炭黑、氯化铵。 探究实验：1.把一块锌片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯中。观察现象，并加以解释。 生：思考，讨论。 生答：锌片表面有气泡生成，碳棒无变化。说明锌与稀硫酸发生反应，碳棒与稀硫酸不反应。 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灵敏电流计，碳棒连接正极，锌片连接负极，观察现象。 生：思考，讨论。 生答：碳棒表面有气泡产生，锌片表面无气泡，却不断溶解，说明发生了化学反应。电流计的指针发生偏转，说明化学能转化为电能。 设问：电流计指针发生偏转说明了什么问题？ 生：产生了电流。 教师点拨：说明上述的装置可以将化学能直接转化为电能。科学家就是受类似的化学反应的启示，研制成了化学电池。 化学电池：将化学能直接转化为电能的装置。 学生阅读：课本第96页多识一点：化学能是怎样转化为电能的。 设疑：水果中也含有酸性物质，也能与锌发生反应，同学们想想能否用水果来制造电池，产生电能呢？ 师：布置家庭小实验：自制水果电池。 实验过程中，你有什么疑问？大家共同讨论解决。 师：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。 课堂小结 1.我们使用的能源主要是通过化学反应将化学能转化为热能、光能、电能等，化学为人类的文明和社会的进步做出了自己的贡献。 2.同学们要学好科学知识，让文明的火种在我们的手中继续传承。 当堂达标 1.下列能源开发利用过程中，由化学能变成电能的是（　　） A.水力发电 B.风力发电 C.太阳能发电 D.燃料电池发电 答案：D 2.燃料电池是将化学能转化为电能的装置，下列燃料电池最清洁的是（　　） A. O2—CH4燃料电池 B. O2—C2H5OH燃料电池 C. O2—H2燃料电池 D. O2—CO燃料电池 答案：C 3.要节约现有能源，还要研究开发新能源。新能源是指（　　） ①氢能　②太阳能　③风能　④水能　⑤地热能　⑥潮汐能　⑦电能 A.①②④⑦ B.①②③⑤ C.③④⑤⑥ D.①②③⑤⑥ 答案：D 4.氢气可以用做推进火箭燃料是因为（　　） A.氢气难溶于水 B.氢气没有颜色 C.氢气燃烧释放热量多 D.氢气没有气味 答案：C 5.物质的变化过程中伴随着能量的变化。化学变化中通常伴随着能量转化，这是因为不同的物质包含的化学能大小不同，在化学变化中物质具有的化学能可以转变为热能、光能或电能等。 （1）举出一个环境中吸收热能的物理变化的例子：___________。 （2）镁条燃烧时，部分化学能转化为_______能和_______能。 （3）已知氢气在氧气中燃烧生成水的变化放出热能。根据能量守恒原理，反应前氢气和氧气的混合物所包含的化学能比反应后的水所包含的化学能______（高或低），理由是__________________________。 答案：（1）冰融化成水 （2）热　光 （3）高　反应时产生了热能和光能 板书设计 第十一单元　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 1.氢气是理想的清洁高效能源 2.制取氢气的方法 3.大量使用氢能源需要解决的问题 二、应用广泛的化学电池 化学电池：是一种将化学能直接转化为电能的装置。 教学反思

展开更多......

收起↑