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第十一单元第1节化学与能源开发
鲁教版 九年级下册
新知导入
↓
新闻：今年多个省份采取了拉闸限电；国内燃油价格也在不断上涨;一些地区的煤炭供应也出现短缺。“在经济持续增长的中国，需要巨大的能源供应，缺电、缺煤将意味着什么，谁来供应中国经济的发展，这将是我们面临的又一大严峻挑战。”
【问题】材料说明了什么？如果没有化石能源我们应该怎么办？
【预设】开发新能源。
【导入】开发和利用新能源也正是化学家们非常关注的热点问题。能源作为推动社会进步的动力，化学在能源的开发和利用过程中发挥着极其重要的作用，今天我们来学习化学与能源开发。
认定目标
1.通过分析氢气用作燃料的优点，认识到氢能是未来最理想的能源。
2.明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能，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。
3.认识通过化学反应可以为人类提供能量，运用化学方法可以开发新的能源。
问题导学一
煤
石油
天然气
化 石 燃 料
化石燃料有哪些缺点？
新能源
太阳能 水能 风能 氢能
核能 潮汐能 地热能 生物质能
新知探究一
清洁高效的氢能
自主学习:
请同学们利用5分钟的时间浏览课本95页的内容，并能回答以下问题：
1.你对氢能源了解多少？氢能有哪些优点？
2.你所了解的制取氢气方案有哪些？
3.当前氢气作为新能源的局限性有哪些？
【情境展示】
1、获取氢气的方法
（1）电解水
4、氢气燃烧产生的热量
3、氢气燃烧产物是什么？
2H20
2H2↑ + O2↑
通电
=====
Zn + H2SO4
ZnSO4 + H2↑
===
2H20
2H2 + O2
点燃
=====
（2）活泼金属与酸反应
2、制取氢气的原料
水
新知探究一
清洁高效的氢能
氢能优点：
（1）原料来源广
（2）热值高
（3）无污染
氢能是一种极其理想的能源，具有广阔的开发前景。
清洁高效的氢能
新知探究一
电解水
消耗电能太多，成本太高
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
氢能汽车
最理想的氢能源循环体系
太阳能转化
为化学能
化学能转化为电能
太阳能
光催化剂
2H2O=2H2+O2
能量
燃料电池
新知探究一
清洁高效的氢能
氢气的贮存
氢气是一种易燃、易爆的气体，难液化，贮存和运输既不方便也不安全
人们发现某些金属合金（如Ti-Fe、Ti-Mn、La-Ni等）都具有贮氢功能，其中La-Ni贮氢合金在常温、0.152 MPa下就可释放出氢，已用于氢能汽车和燃料电池中氢的贮存
多识一点
新知探究二
应用广泛的化学电池
【情景展示】
生活中我们能够接触到电池，你知道电池里的电能是怎样产生的吗？
干电池
蓄电池
手机、相机用的锂电池
电池以体积小、电容量大、移动方便等特点，在现代社会的生产和生活中得到广泛应用。
化学电池：是一种将化学能直接转化为电能的装置。
常见的电池大多是化学电源。
新知探究二
干电池结构
炭黑和 MnO2
糊状电解质:
NH4Cl和 MnO2
新知探究二
实验步骤：（1）把一块锌片和碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象并。
现象：锌片表面有气泡生成，碳棒无变化。
实验探究：化学能转化为电能
化学方程式：
Zn + H2SO4 == H2↑+ ZnSO4
锌片
碳棒
硫酸溶液
新知探究二
实验探究：化学能转化为电能
实验现象
电流表的指针发生偏转，锌片溶解，碳棒表面有气泡产生。
电流表偏转原因
烧杯中发生了化学变化，在这种条件下化学变化可以产生电流，将化学能转化为电能。
能量转化的形式
化学能直接转化为电能
实验步骤：（2）用导线将碳棒与电流表正极相连，锌与电流表负极相连
新知探究二
废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、镉。这些物质泄露出来进入水或土壤，就会通过各种途径进入了人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确使用电池，并妥善回收。
废旧电池丢弃对环境的影响
新知探究二
新知探究二
趣味小实验：
自制水果电池
水果、铜片、锌片、导线若干、 灵敏电流计。
所需仪器
新知探究二
多识一点
清洁高效的氢能
化学与能源开发
应用广泛的化学电池
太阳能
光催化剂
2H2O=====2H2+O2
燃料电池
能量
理想的氢能源循环体系
长话短说
板书设计
11.1化学与能源开发
常见的能源：
能源的分类：常规能源和新能源
一、清洁高效的氢能
氢能源的三个优点：原料来源广、热值高、燃烧产物无污染
大量使用氢能源要解决的问题:
1. 如何廉价地制取氢气
2. 氢气的存储和运输问题
二、应用广泛的化学电池
化学电池：化学能转化为电能
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第十一单元第1节化学与能源开发教学设计
课题 化学与能源开发 单元 十一单元 学科 化学 年级 九
学习目标 1.通过分析氢气用作燃料的优点，认识到氢能是未来最理想的能源。2.明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能，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。3.认识通过化学反应可以为人类提供能量，运用化学方法可以开发新的能源。
重点 氢能源的优点、开发、理想的氢能源体系；化学电池。
难点 氢气作燃料未普及使用的原因；化学能和电能的相互转化。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 课件展示新闻素材【问题】材料说明了什么？如果没有化石能源我们应该怎么办？【预设】开发新能源。【导入】开发和利用新能源也正是化学家们非常关注的热点问题。能源作为推动社会进步的动力，化学在能源的开发和利用过程中发挥着极其重要的作用，今天我们来学习化学与能源开发。 思考材料说明的问题 结合时政，当前能源问题，提出开发新能源水到渠成
认定目标 课件出示目标 生读，明确 有的放矢
讲授新课 【探究新知一】认识氢能源请同学们利用5分钟的时间浏览课本94-95页的内容，并能回答以下问题：1.当前常规化石能源的危害？你所了解的新能源有哪些？2.你对氢能源了解多少？氢能有哪些优点？3.你所了解的制取氢气方案有哪些？4.当前氢气作为新能源的局限性有哪些？结合课件【展示分享】1、正在开发和利用的新能源有：太阳能、地热能、风能、核能、潮汐能等。2、制取氢气途径：（1）电解水；（2）活泼金属与酸反应。【展示】氢气作为新能源普遍被人们重视并加以研究。氢气用作燃料有许多其他燃料所不及的优点。煤、石油、天然气等资源的蕴藏量并不是无限的，氢气可以用水作原料来制取。燃烧相同质量的氢气和石油，前者放出的热量是后者的3倍。氢气燃烧的产物只有水。【提示】从单位质量燃烧产生的热量来考虑；另一方面从燃烧的产物来考虑。另外氢能不仅清洁高效，还是未来理想的能源。这是因为地球上有充足的水源，为获得氢能提供了充足原料；氢气单位质量发热量高；燃烧的产物只有水，对环境不会造成任何污染，且水能循环利用。根据以上短文内容并分析教材第95页“活动天地”中几种燃料燃烧热值的比较，归纳总结氢气作为燃料的优点。（小结并板书）氢气作为燃料的优点：1.原料不受限制（来源广）。2．燃烧放出热量多（热值高）。3．生成物不污染环境(无污染)。【设问】氢气有如此多的优点，堪称理想能源，为何目前氢气没有广泛使用呢？阅读书本67页第二段和“多识一点”（小结并板书）氢气作为新能源的局限性1.易燃、易爆。 2.难以液化。 3.储存和运输不安全不方便。【提问】那么，我们是否就此放弃氢气这种新型能源呢？如果不能，我们应当如何解决这个问题呢？【讲述】这也正是当今世界各国科学家们正在努力攻克的难题。现在，科学家们已经提出了“理想的氢能源循环体系”。【展示】理想的氢能源循环体系【思考】请结合氢气作为燃料的优点和缺点，仔细观察这副图，看能从中得到哪些信息呢？【总结】只要有光催化剂的存在，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；水和氢气可以循环使用……【探究新知二】应用广泛的化学电池【过渡】生活中我们能够接触到电池，你知道电池里的电能是怎样产生的吗？课件展示生活中常见的电池【情景设疑】电池以体积小、电容量大、移动方便等特点，在现代社会的生产和生活中得到广泛应用。电池中的电能是怎样产生的呢？【出示】一只一号干电池（小心地剥开电池，指导学生描述电池的构造，包括碳棒、金属外皮、黑色粉末固体物质）。【展示】投影干电池的构造图【讲解】碳棒的成分是石墨，金属外皮的成分是金属锌，黑色粉末固体物质成分是碳黑、二氧化锰，在黑色粉末和锌皮之间的白色糊状物主要成分是氯化铵。其中，碳棒作正极，锌皮作负极。【设疑思考】化学反应能否产生电能？【演示实验1】1.把一块锌片和一块铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯里，请观察现象，并加以解释。2.用导线将上述实验中的锌片和铜片连接起来，并在导线中间连接一只灵敏电流计，观察现象。与步骤1中的现象对比，有何异同？由此你能得出什么结论？【现象】（1）步骤1中，锌片上有气泡产生，铜片上没有任何现象发生。 （2）步骤2中，电流表上的指针发生偏转。 烧杯中锌片逐渐溶解，铜片上产生较多气泡。【实验结论】：化学反应产生的能量可以转化为电能。 化学电池就是将化学能直接转化为电能的装置。科学家就是受类似的化学反应的启发，研制成了化学电池。【趣味小实验】自制水果电池(板书)：化学电池：是一种将化学能直接转化为电能的装置。常见的电池大多是化学电源。【多识一点】视频展示氢氧燃料电池 自主学习小组交流组内展示小组展示：1、新能源举例2、制取氢气的途径：电解水、锌粒与稀硫酸3、氢能源的三大优点4.氢能源没有普遍应用的原因结合课本、课件认识最佳制氢方案。生列举生活中常见的电池，各自优缺点生观察实验现象，感受物质的化学能转化为电能根据提示自制水果电池观看氢氧燃料电池视频 先学后教，学情助推，发挥学生主动性和主体地位。小组展示，补充、质疑，能将学习的主体还给学生，真正发现问题。通过分析氢气用作燃料的优点，认识到氢能是未来最理想的能源通过理想制氢方案的提出，认识化学在社会发展中作用，增强学生关心社会的责任感让学生通过实验知道化学能可以转化为电能，并不要求掌握原理，认识到利用化学反应可以实现能量转化，正确利用化学方法开发能源理化学科渗透，学以致用辩证看待物质及变化，增强环保意识
当堂训练 1.化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭，我们在使用能源时应树立 “一要节约能源，二要进一步开发、利用新能源”的观点。下列图中表示我国节能标志的是（ ）2．下列能量的转化中，将化学能转化为电能的是（ ）A．火力发电 B．水电站 C．灯泡通电发光 D．核电站3．环境和能源是人类生存和发展的基本条件。下列有关环境和能源的说法中错误的是（ ）A．煤、石油、天然气是三种重要的化石燃料B．二氧化碳是造成温室效应的主要物质C．太阳能、水能、风能是人类正在利用和开发的重要能源D．地下水资源的大量开发可以为人类解除水危机，人类不必再为淡水缺乏而苦恼4．下列不属于氢能源的优点的是（ ）A．燃烧产物是水，无污染 B．原料是水，来源广泛C．燃烧的热值高 D．能还原氧化铜等金属氧化物5．氢气是一种高效清洁的新能源。但近来有研究表明，氢能源的大量使用可能大面积破坏臭氧层，针对此研究成果，下列认识中你认为正确的是（ ）A．停止氢能源的研究，禁止使用氢能源，研究其他新能源。B．氢能源好处多，不能因噎废食，即使有害也要用，可以不必考虑对臭氧的影响。C．还是只使用矿物燃料，通过加强勘探，争取开采更多的矿物燃料。D．氢能源好处多，对其使用后可能产生的环境问题应通过研究优先加以解决。6．化学变化伴随着能量转化，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）镁条燃烧时，部分化学能转化为_______能和_______能。（2）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___________________________。
课堂小结
板书 11.1化学与能源开发常见的能源：能源的分类：常规能源和新能源一、清洁高效的氢能氢能源的三个优点：原料来源广、热值高、燃烧产物无污染大量使用氢能源要解决的问题: 1. 如何廉价地制取氢气2. 氢气的存储和运输问题二、应用广泛的化学电池化学电池：化学能转化为电能
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第十一单元第1节化学与能源开发一课一练
1．化石燃料是不可再生能源，开发和利用新能源已迫在眉睫。下列属于新能源的是（ ）
A．潮汐能 B．煤 C．石油 D．天然气
2．能量守恒是自然界的基本规律之一。下列能量转化过程中，化学能转化为电能的是 ( )
A．用潮汐发电 B．用电灯照明
C．用干电池做电源 D．用电动机带动水泵将水抽到高处
3．国家决定推广乙醇汽油的应用。所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇混合而成的一种燃料。下列叙述错误的是（ ）
A．乙醇汽油是一种新型化合物 B．汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放
C．用石油可以制得汽油 D．用玉米、高梁发酵可以制得乙醇
4．下列不属于新能源开发和利用的是（ ）
A．火力发电 B．风力发电 C．氢燃料客车 D．太阳能电池路灯
5.有科学家预言，氢能将成为21世纪的主要能源，但除了先要解决制备氢气的能耗问题之外，还必须解决的问题是(　　)
A．原料受到限制 B．造成环境污染
C．储存和运输不便 D．氢气燃烧放出的热量少
6.“低碳经济”已成为经济发展的重要模式，实现“低碳经济”的一种策略是节能。下列制备氢气的方法最节能的是(　　)
A．太阳光分解水：2H2O2H2↑＋O2↑
B．电解水：2H2O2H2↑＋O2↑
C．焦炭与水蒸气反应：C＋H2O(气)H2＋CO
D．天然气与水蒸气反应：CH4＋H2O(气)CO＋3H2
7. 目前，科学家提出了一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图11－1－2)。请你根据图示回答下列问题。
图11－1－2
（1）燃料电池能够使 产生的能量转化为电能。
（2）该氢能源的循环体系能够实现 的能量转化。
（3）在此循环中，燃料电池中发生反应的化学方程式为 (不用标反应条件)。
（4）目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的 。
8.我国“海洋石油981”钻井平台在西沙开钻，标志着我国能源开发迈上新台阶。
(1) 目前，人类使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和________等。
(2)“玉兔二号”着陆器于2019年1月3日10时26分成功着陆月球背面。承担发射任务的长征五号遥三运载火箭使用的推进剂是液氢和液氧，液氢在液氧中燃烧的化学方程式为_______________________，该反应的基本反应类型是__________。根据方程式提供的信息，可以判断氢气是理想能源的依据之一是________(填字母序号)。
A．氢气便于贮存和运输
B．氢气资源丰富
C．氢气燃烧产物不污染空气
D．获得氢气的成本低
9.乙醇是以高粱、玉米、薯类等为原料，经发酵、蒸馏制得，属于可再生能源。在汽油中加入适量乙醇作为汽油燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。2001年4月2日国家技术监督局发布《车用乙醇汽油国家标准》并于同年4月15日开始实施。
乙醇（ ）完全燃烧时生成 。如果氧气不足，乙醇燃烧可生成多种物质。现用下图装置进行实验，确证乙醇燃烧产物中有CO、 和 。
请回答下列问题：
（1）能确证产物中有 的现象是________________________；能确证产物中有CO的现象是_______________________________。
（2）实验时，可观察到装置B中石灰水变浑浊，D中石灰水无变化。B装置的作用是______________________；C装置的作用是___________________；D装置的作用是_______________________________。
（3）为了保护环境，应在装置的排气管口采取的措施是______________。
参考答案：
A 2.C 3. A 4. A 5. C 6. A
7.(1)化学反应 (2)太阳能转化为电能 (3) 2H2+ O2 点燃2H2O
(4)催化剂
8. （1）天然气 （2） 2H2+ O2 点燃2H2O 化合反应 C
9.（1）装置A中白色粉末变蓝；装置D中石灰水变浑浊；装置E中黑色粉末变成亮红色；装置F中石灰水变浑浊。
（2）检验产物中有无 ；吸收产物中含有的 ；检验C装置是否将产物中含有 完全吸收。
（3）点燃
2．我国“海洋石油981”钻井平台在西沙开钻，标志着我国能源开发迈上新台阶。
(1) 目前，人类使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和________等。
(2)“玉兔二号”着陆器于2019年1月3日10时26分成功着陆月球背面。承担发射任务的长征五号遥三运载火箭使用的推进剂是液氢和液氧，液氢在液氧中燃烧的化学方程式为_______________________，该反应的基本反应类型是__________。根据方程式提供的信息，可以判断氢气是理想能源的依据之一是________(填字母序号)。
A．氢气便于贮存和运输
B．氢气资源丰富
C．氢气燃烧产物不污染空气
D．获得氢气的成本低
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