资源简介

5.4 化石燃料 - 第二课时（教学设计）
课题 课时安排
核心 素养目标 宏观辨识与微观探析：辨识化石燃料燃烧的宏观污染现象，关联物质组成微观本质。 科学思维：对比辨析煤、石油利用的变化差异，构建能源利用思维模型。 科学探究与创新意识：通过探究活动掌握燃料充分燃烧的条件。 科学态度与社会责任：树立节约能源、绿色环保理念，践行可持续发展理念。
重点 和难点 教学重点为化石燃料燃烧引发的环境问题、煤和石油的综合利用途径，以及燃料充分燃烧的条件与意义。 教学难点是区分煤干馏、石油分馏的变化类型，理解化石燃料综合利用的价值，能结合实际分析燃料燃烧优劣，建立资源合理利用与环境保护的辩证认知。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
导入新课 生活中煤炭、汽油、天然气为生产生活供能，极大便利了人类生活，但秋冬季节雾霾、酸雨等环境问题频发。很多人认为化石燃料只需直接燃烧即可，为何国家大力倡导节能减排、燃料深加工利用？今天我们深入探究化石燃料燃烧的利弊，学习科学利用化石燃料、守护生态环境的方法。 结合学生熟悉的生活环境问题创设情境，衔接旧知引发认知冲突，激发学生探究兴趣，自然引出本节课核心探究主题，渗透生活化化学学习理念。
讲授新课 （一）回顾旧知，铺垫新知 在正式开启本节课探究学习前，组织学生自主回顾第一课时所学核心内容，开展小组互助问答活动。学生自主梳理化石燃料的三大类别，分别是煤、石油、天然气，明确三者均为古代生物遗骸经漫长地质变化形成的不可再生能源，了解三类燃料的基本用途，是工农业生产、日常生活的主要能源。同时回顾三类化石燃料的基本组成特点，知晓煤是复杂的有机物与无机物组成的混合物，石油是多种碳氢化合物构成的混合物，天然气的主要成分是甲烷，属于相对清洁的气态化石燃料。 小组内完成知识自查后，随机抽取学生进行知识点梳理分享，教师针对性补充纠错，夯实学生知识基础。通过旧知回顾，让学生清晰认知化石燃料的基础属性，明白化石燃料是人类目前使用最广泛的能源，为后续探究其燃烧危害、综合利用做好铺垫。同时引导学生思考：广泛使用的化石燃料，在燃烧过程中会对我们的生存环境带来哪些影响？直接燃烧化石燃料是否是最合理的利用方式？以此引发学生深度思考，顺利过渡到本节课新知探究环节。 （二）任务探究一：化石燃料燃烧对环境的影响 教师展示实景素材，包含城市雾霾天气航拍图、酸雨腐蚀的古建筑雕像、酸化枯萎的农作物、工厂废气排放场景等真实图片与短视频，让学生直观感知化石燃料燃烧带来的各类环境问题。随后布置小组探究任务，结合素材与教材内容，合作探究化石燃料燃烧引发的三大核心环境问题，梳理问题成因、危害及主要来源。 各小组围绕温室效应、酸雨、空气污染三大问题展开讨论，逐一梳理核心知识点。第一，温室效应加剧问题。学生通过探究得出，煤、石油、天然气燃烧都会产生大量二氧化碳气体，大气中二氧化碳含量持续升高，会打破大气热量平衡，导致全球气温上升。持续升温会引发冰川融化、海平面上升、极端天气频发、生态系统失衡等一系列连锁问题，严重威胁人类生存与动植物繁衍。 第二，酸雨污染问题。学生结合教材内容分析可知，煤的成分中含有少量硫元素，部分化石燃料中含有氮元素，这类燃料在燃烧过程中会生成硫的氧化物、氮的氧化物等有害气体。这些气体排放到空气中，与大气中的水汽结合，经过一系列变化会形成酸性降水，也就是酸雨。小组进一步总结酸雨的危害，包括腐蚀大理石、金属材质的建筑与工业设备，酸化土壤导致土壤肥力下降、农作物减产，酸化河流湖泊造成水生生物死亡，破坏水体生态平衡，同时还会危害人体呼吸道健康。 第三，大气粉尘与有毒气体污染。化石燃料尤其是煤炭，燃烧不充分时，会产生大量一氧化碳有毒气体，同时释放烟尘、可吸入颗粒物。一氧化碳会危害人体血红蛋白携氧能力，引发人体中毒；可吸入颗粒物会造成雾霾天气，降低空气能见度，影响交通出行，长期吸入会诱发呼吸道疾病，危害人体健康。除此之外，石油燃烧、煤炭堆放燃烧还会产生废渣、废水，随意排放会造成土壤污染和水体污染，破坏水土环境。 小组探究结束后，各小组依次展示探究成果，教师进行汇总梳理、补充完善，系统化归纳化石燃料燃烧的各类环境危害。同时组织学生开展课堂辨析活动，区分不同污染问题的成因差异，明确二氧化碳是温室气体、硫氮氧化物是酸雨核心诱因、不完全燃烧产生一氧化碳与粉尘，帮助学生精准区分知识点，避免混淆。教师进一步引导学生辩证思考，化石燃料为人类发展提供巨大能源支撑，但粗放式燃烧利用会带来严重环境危机，让学生初步建立能源利用与环境保护辩证统一的思维。 （三）任务探究二：化石燃料的综合利用 在学生掌握化石燃料燃烧危害的基础上，教师提出探究问题：既然直接燃烧化石燃料浪费资源、污染环境，我们该如何高效、合理利用有限的化石燃料？顺势开启本节课核心探究任务，化石燃料的综合利用。本节课重点探究工业上煤和石油的深加工利用方式，明确不同利用方式的原理、产品及用途，区分两类利用方式的变化本质。 首先开展煤的综合利用探究活动。学生自主阅读教材对应内容，结合工业生产流程图，小组合作探究煤的主要加工方式——煤的干馏。学生梳理得出，煤的干馏是将煤炭隔绝空气加强热，使其发生复杂变化的加工工艺。通过干馏工艺，原本单一的煤炭可以转化为多种高价值产品，主要包含焦炭、煤焦油、焦炉煤气等。各小组分别梳理各类产品的用途，焦炭质地坚硬、热值高，广泛应用于冶金、工业锻造、发电等领域；煤焦油是重要的化工原料，可用于制作油墨、农药、塑料、合成纤维、医药等各类化工产品；焦炉煤气热值较高，可作为优质的气体燃料用于工业生产与居民生活。 教师引导学生深度思考辨析，煤在干馏过程中，隔绝空气加强热生成了全新的物质，原有物质的组成和结构发生彻底改变，让学生自主判断该变化的类型，明确煤的干馏属于化学变化。同时对比生活中直接燃烧煤炭的方式，让学生直观感知，煤炭直接燃烧仅利用了其热能，大量化工原料被浪费，而干馏综合利用实现了煤炭资源的最大化利用，大幅提升资源利用率，减少资源浪费。 随后开展石油的综合利用探究活动。学生结合教材图文素材，探究石油的核心加工方式——石油的分馏。学生通过小组讨论总结，石油是由多种沸点不同的碳氢化合物组成的混合物，石油分馏的核心原理是利用各组分沸点存在差异，通过加热蒸馏的方式，将不同沸点的组分逐一分离，得到不同的石油产品。 学生梳理石油分馏的主要产品，按照沸点由低到高的顺序，依次得到石油气、汽油、航空煤油、柴油、润滑油、重油、石蜡、沥青等产品。各小组分类归纳各类产品的应用场景，汽油、柴油是机动车、工程机械的核心燃料；航空煤油专门用于航空飞行器；润滑油用于机械保养，减少设备磨损；石蜡可用于制作蜡烛、化工辅料；沥青广泛应用于道路铺设、防水工程等。 教师组织学生对比辨析石油分馏的变化类型，引导学生发现，石油分馏只是将原本混合在一起的各组分进行分离，没有新物质生成，各组分的物质本质没有发生改变，由此明确石油分馏属于物理变化。同时组织课堂小组对比竞赛活动，让学生自主列表对比煤的干馏和石油的分馏，从加工原理、变化类型、产品种类、利用价值四个维度进行区分，深化学生对两大核心知识点的记忆，突破本节课教学难点。 除此之外，教师补充拓展天然气的综合利用，天然气除了直接作为清洁燃料供居民做饭、供暖、工业燃烧发电外，也是重要的化工原料，可用于合成氨气、甲醇等化工产品，同时结合我国西气东输工程，让学生感受化石燃料合理调配与综合利用的社会价值，体会化学知识在国家发展、民生改善中的重要作用。同时简要介绍可燃冰，作为新型化石能源，储量大、污染小，是未来清洁能源的重要发展方向，拓宽学生知识视野。 （四）任务探究三：燃料的充分燃烧 结合前文化石燃料利用的探究内容，教师抛出问题：同样的燃料，为何有的燃烧充分、热值利用率高、无明显黑烟，有的燃烧不充分、浪费燃料、产生大量污染物？组织学生开展实验观察与小组探究活动，探究燃料充分燃烧的条件与意义。 开展生活化模拟探究实验，点燃煤油灯，设置两组对照实验。第一组保证充足空气流通，观察煤油燃烧现象，火焰明亮稳定，无黑烟产生，燃料消耗均匀；第二组遮挡空气进入通道，减少氧气供给，观察到火焰昏暗、摇曳不定，产生大量黑色烟尘，燃料消耗快且燃烧不彻底。学生通过直观的对照实验，结合生活中煤炭燃烧、柴火燃烧的经验，小组合作总结燃料充分燃烧的两大核心条件。 第一，燃烧时要有充足的氧气或空气。氧气是燃烧的必要条件，氧气供给充足，燃料中的可燃物可以完全发生燃烧反应，不会出现燃烧残留，避免燃料浪费和有毒物质生成。第二，燃料与空气要有足够大的接触面积。将块状燃料粉碎、液态燃料雾化、调整燃料摆放方式，都可以增大接触面积，让燃料与氧气充分接触，实现完全燃烧。 学生进一步探究总结燃料充分燃烧的重要意义。从资源角度，充分燃烧可以最大限度释放燃料的热能，提升能源利用率，减少化石燃料的消耗，节约不可再生的化石能源，缓解能源短缺问题；从环境角度，燃料充分燃烧不会产生一氧化碳、炭黑等污染物，大幅减少废气、废渣排放，降低大气污染，保护生态环境；从经济角度，充分燃烧能降低工业生产、日常生活的燃料消耗成本，提升生产效率，兼具经济与环保双重价值。 教师结合生活实例深化知识点，引导学生分析生活中的应用场景，比如家用燃气灶调节风门、农村柴火灶通风设计、工业煤粉燃烧技术等，都是利用燃料充分燃烧的原理，实现节能减污。同时让学生结合所学知识，为家庭、工厂节约燃料、减少污染提出合理化建议，实现知识的生活化迁移与应用。 本节课全程采用任务式探究教学，贴合新课标素养导向与新教材编排逻辑，以生活情境为切入点，层层递进设置探究任务，将知识学习、实验观察、思维训练、价值引领融为一体。通过小组合作探究、对照实验、对比辨析等活动，充分发挥学生主体作用，让学生主动建构知识，突破重难点。同时立足生活与工业实际，衔接环境、能源热点问题，不仅落实化学知识教学，更重点培养学生科学思维与社会责任意识，帮助学生建立绿色化学、可持续发展的核心理念，实现四维核心素养的全方位落地。
板书设计 5.4 化石燃料（第二课时） 一、化石燃料燃烧的环境影响 1. 温室效应：CO 过量排放→全球变暖 2. 酸雨：S、N氧化物→腐蚀建筑、破坏水土、危害生物 3. 空气污染：CO、烟尘→雾霾、人体呼吸道疾病 二、化石燃料的综合利用 1. 煤的干馏（化学变化）：产物→焦炭、煤焦油、焦炉煤气（工业、化工多用） 2. 石油的分馏（物理变化）：依沸点分离→汽油、柴油、石蜡、沥青等 三、燃料的充分燃烧 1. 条件：充足氧气、足够大的接触面积 2. 意义：节约能源、减少污染、提升能效 四、核心理念：合理利用化石燃料，践行绿色低碳、可持续发展
作业布置 完成分层作业
教学反思

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