资源简介

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
课题2 燃料和热量
目的要求：
1：知道化学燃料是人类重要的自然资源，对人类起着重要的作用，了解化学燃料的不再生性，认识合理开采节约使用和综合利用化学燃料的重要性。
2：了解石油炼制出的重要产品及其用途。
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。
重点：
化学燃料、合理开采和使用化石燃料的重要性。化学反应中的能量变化。
难点：
几种重要的化学燃料。
教学过程：
化学科学的发展，增进了人类对自然的认识，促进了社会的发展。但某些化学现象可能影响人类的生活和社会的可持续发展，因而帮助学生正确认识化学与社会发展的关系是十分重要的
[复习引入]：在上节的学习中，我们知道人类已有几十万年的利用燃烧的历史，燃料与我们的生活及发展有密切的关系。那么，燃烧所用的燃料有哪些呢？
[提问学生]：你知道的燃料有哪些？
[教师总结]：刚才同学们回答了很多自己熟悉的燃料，其中有很多就是我们本课要重点学习的化石燃料。
[讲授新课]：
一、化石燃料
教师提问，学生看书回答化石燃料的种类、形成过程、特点（不可再生）
1、煤和石油：
[活动探究]：完成书P132
活动形式：小组讨论，分组汇报。部分问题需预先布置学生准备资料，在课堂上交流。活动结束前需对相关问题总结归纳。
2、天然气
天然气的主要成分是甲烷CH4，甲烷作为一种简单的有机物广泛存在于日常生活中，但学生却未必注意到它的存在、它在生活中所起的重大作用，更难与化学联系在一起。因此经过提示，极易激发学生的学习兴趣。同时甲烷的广泛存在，使学生容易收集到相关资料，使自主学习成为可能。最简单的有机物--甲烷
你知道什么是有机物吗？你能举出有机物的例子吗？
【分组实验】
1、面粉是否溶于水；2、食盐水和酒精溶液是否导电；3、点燃一团毛线，观察现象；4、加热蔗糖。
【讨论】
面粉、酒精、毛线、蔗糖均是含碳的化合物，我们将其称为有机化合物。通过实验，你能总结出有机物的哪些特性？
【家庭小实验】
1、想一想：你的衣服、头发、你吃的水果、蔬菜溶于水吗？所有这些物质都是有机物，这说明大多数有机物有什么特性？你能在课堂上用一个简单的实验证明吗？
2、酒精灯内燃烧的是什么？你想试验它的导电性吗？（老师有装置，你可以来试一试）比较酒精和无机物食盐的水溶液的导电性。酒精也是有机物，这个实验说明大多数有机物有什么特性？
3、点燃一张纸，观察现象，纸也是有机物，说明大多数有机物有什么特性？
4、妈妈在做"拔丝地瓜"时，你观察过蔗糖的熔化过程吗？如果温度太高会怎样？这说明大多数有机物有什么特性？
你还知道哪些有关有机物的奇妙功效？讲给大家听好吗？
总结一篇关于有机物的文章，要求包括有机物的概念、有机物的特性、有机物的奇闻轶事。将以上的家庭小实验带进课堂，更能增加说服力。限时5分钟。要求汇报时脱稿、自然。最后出一道有关有机物的习题，测评一下同学们的掌握情况。
【小结】
含碳的化合物称为有机化合物，简称有机物。如蔗糖、淀粉、塑料、油脂等。不含碳的化合物叫做无机化合物，简称无机物。如氯酸钾、高锰酸钾、水等。但一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等其性质与无机物相似，因此属于无机物。有机物的物质种类占物质种类的80%以上，是生命产生、存在、发展的不可缺少的一类物质。大多数有机物一般具有难溶于水，不易导电，易燃烧，熔点低，易分解等特性。你能将这些性质与上面的家庭小实验对号入座吗？
激烈的足球比赛中，常常可以看到运动员受伤倒在地上打滚，医生跑过去，用药水对准球员的伤口喷射，不用多久，运动员便马上站起来奔跑了。医生用的是什么妙药，能够这样迅速地治疗伤痛？这是球场 quot;化学大夫"的功劳，它的名称叫氯乙烷，是一种在常温下呈气体的有机物，负伤的皮肤在氯乙烷的作用下像被冷冻了一样，暂时失去感觉，痛感也消失了。
【过渡】
有机物的种类远超过无机物，在日常生活中随处可见，要想更好地利用它，需要了解它，让我们由最简单入手--最简单的有机物：甲烷。
二、最简单的有机物--甲烷
【思考回忆】
通过你收集的资料、了解的信息，你看到的甲烷是什么样的物质。通过阅读教材，查询资料，你知道甲烷有哪些存在形式吗？甲烷的俗名有哪些？
甲烷俗称沼气，是在隔绝空气的情况下，主要由植物残体分解而成的。天然气是当今世界上的重要燃料，我国是最早利用天然气的国家。
甲烷的性质：
1、物理性质：甲烷是一种无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
2、可燃性：点燃前要先验纯。
以上内容你能以《最简单的有机物--甲烷》为题总结成一个文字、图象结合的报告吗？（有关图片老师的计算机中有一些资料，可做参考）限时7分钟，给大家汇报的时候要求脱稿，自然。最后设计一道与你的主题有关的习题，对大家的掌握情况做测评。
【过渡】甲烷作为有机物，其中一定含有碳元素，为了探究有机物的元素组成，我们由最简单的有机物甲烷的组成入手。
【自主学习】你知道甲烷的元素组成吗？通过所学的有关甲烷的化学性质（以及化学反应实质）你能设计一个证明甲烷组成的实验吗？以实验报告的形式完成。包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验现象、实验结论。有关实验用品老师给予提供。
【引发探究】甲烷中是否有氧元素的探究：根据化学反应的本质可知，化学反应前后元素的种类不变，元素的质量也不变，由此你是否可以探究出甲烷中是否含氧元素的方法。
[扩展资料]
甲烷的发现与使用
　　甲烷有丰富的天然来源。它大量存在开采石油的天然气及煤矿中。植物在水中或潮湿处腐烂也产生它，所以甲烷又名沼气。因此，人们很早就发现了它。
　　公元前1066-公元前771年，我国西周年代写成的算卦占卜的书《周易》中，在谈到一些自然界发生的现象时说：“象曰：‘泽中有火。’”这里的“泽”就是沼泽。“火井”是我国古代人们给天然气井的形象命名。根据现已发现的文字记载，在我国辽阔的土地上，北起长城内外，南到云贵高原，西至玉门关外，东临黄海之滨和台湾省，古代都曾发现过天然气，有的地方早在2000年前就钻凿了天然气井。
18世纪的欧洲科学家们发现了甲烷后，科学地研究了它。发明电池的意大利物理学家伏打（A.Volta,1745—1827）,在1776年11月14日、21日、26日和12月8日写给他的友人的信中，叙述了发现甲烷的经过。他在意大利北部科摩（Como）湖的淤泥中收集到一种气体，是用木棒搅动淤泥，让冒出的气泡通入倒转过来并充满水的瓶中。他点燃了这一气体火焰呈青蓝色，燃烧较慢，需要10-12倍体积的空气才会燃烧爆炸，不同于可燃性空气（氢气）的燃烧。
　　提出原子论的英国化学家道尔顿也和伏打一样收集了沼气，并进行了研究。
　　1790年英国医生奥斯汀发表燃烧甲烷和氢气的报告。他测定了甲烷比氢气重。而且氢气燃烧生成水，甲烷燃烧生成水和二氧化碳。他确定甲烷是碳和氢的化合物。
从16—17世纪开始，欧洲各地的煤矿就时有爆炸事件发生，矿工携带照明的矿灯进入煤坑后，火焰变成蓝色，矿工们认为这是由一种坑气造成的，甲烷正是爆炸得罪魁祸首。
　　今天煤矿中通风设备得到改进，照明采用了电池灯，甲烷已经不再是造成煤矿爆炸的罪魁祸首了。它已成为制造多种化工产品的原料和农村、城市使用的一种燃料。
　　我国许多农村把秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等放在密闭的沼气池中发酵，经过几天后，就有大量甲烷生成，可用来照明或作燃料。
　　我国政府还投入大量资金从盛产天然气的地区把天然气通过埋在地下的管道通向各地，进入千家万户，作为燃料。家庭中燃烧天然气比燃烧焦炉煤气清洁，它不会带来油迹。
　　燃烧天然气不会排放硫化物，排放一氧化氮和二氧化碳的量也汽油低，因此北京市及我国一些城市已用天然气代替汽油，用作大客车、卡车的燃料。
我们来看一个它的实验
[实验7-3]：教师演示后，学生描述现象，归纳填写在书上。
[讨论]：这个实验说明甲烷中含有哪些元素？
[讲述]：在池沼的底部常含有甲烷，所以甲烷也是沼气的主要成分。
[学生阅读]：沼气的综合利用
[讲解过渡]：化石燃料的特点是不可再生，总有一天会用完，这一天还很早，不用着急，对吗？
[学生活动]：根据书P135的数据计算多少年后石油和天然气将被耗尽？
[教师讲解]：不算不知道，一算吓一跳。化石燃料用不了多久就耗完了，你有怎样的对策？
[学生活动]：1、讨论解决能源危机的思路（节约现有能源，开发新能源）
2、讨论提高燃料燃烧利用率的方法。
2、了解海底“可燃冰”
你听说过可以燃烧的冰吗？
　　一种特别的物质被科学家发现，它存在于300―500米海洋深处的沉积物中和寒冷的高纬度地区，其储量是煤炭、石油和天然气总和的两倍，1立方米的它可释放出相当于天然气164倍的能量。在能源紧缺的现在发现它真可解燃眉之急。
　　美国、德国、俄罗斯、加拿大、荷兰、日本、印度都开始大规模的研究和勘探，旨在争夺未来。但如果开采不当，它同样会给人类带来毁灭性的灾难：海底滑坡、海啸地震、全球环境恶化、岛屿和低洼地区将成汪洋……
　　这种看起来像冰霜的物质叫“可燃冰”，学名叫“天然气水合物”，因为主要成分是甲烷，因此也常称为“甲烷水合物”。在常温常压下它会分解成水与甲烷，“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。“可燃冰”外表上看它像冰霜，从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”，由若干水分子组成一个笼子，每个笼子里“关”一个气体分子。
　　“可燃冰”是如何形成的呢？
　　“可燃冰”的形成有三个基本条件：首先温度不能太高，在零度以上可以生成，0－10℃为宜，最高限是20℃左右，再高就分解了。第二压力要够，但也不能太大，零度时，30个大气压以上它就可能生成。第三，地底要有气源。因为，在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态，而海洋深层300－500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件。因此，其分布的陆海比例为1∶100。
　　人类如何开采、利用“可燃冰”？
　　开采方案主要有三种。第一是热解法。利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。但此方法难处在于不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。
　　方案二是降压法。有科学家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
　　方案三是“置换法”。研究证实，将CO2液化（实现起来很容易），注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底），就会生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就会沉入海底。如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来。
　　但如果“可燃冰”在开采中发生泄露，大量甲烷气体分解出来，经由海水进入大气层。甲烷的温室效应比CO2要大21倍，因此一旦这种泄露得不到控制，全球温室效应将迅速增大，大气升温后，海水温度也将随之升高、地层温度上升，这会造成海底的“可燃冰”的自动分解，引起恶性循环。因此，开采必须要受控，使释放出的甲烷气体都能被有效收集起来。
二、化学反应中的能量变化
《化学反应中的能量变化》是新教材中新增章节内容，体现化学与生产、生活和社会的密切联系。现代能量离不开化学反应，化学反应中的能量问题，对于化工生产有重要意义。本课题是适宜用基于网络下教学的内容。
　在当今世界上使用最广的能源是那种能源？你身边接触到最为常见的能源是什么样的能源？（化学反应释放出的能量是当今世界上最重要的能源。最为常见的能源是热能，比如：燃烧放出的热。）
化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化。
[提出问题]：是不是只有燃烧才能产生热量？写出至少四个可燃物燃烧的反应。
［学生板书］
2H2O + O2 === 2H2O
2CO + O2 === 2CO2
C + O2 === CO2
CH4 + 2O2 === CO2 + H2O
［讲述］可燃物的燃烧是最常见的有热量放出的反应。
［提问］燃烧是一种放出热量的化学反应，那么，化学反应都是放热的吗？（不一定。）
讲述］
在化学上，我们把有热量放出的化学反应叫做放热反应，如：可燃物在氧气中的燃烧、中和反应、金属单质与酸的反应等等；把吸收热量的化学反应叫做吸热反应
反应的能量变化
强调］
　　1>化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物的总能量不同。
2>反应中能量是守恒的。如A+B→C为放热反应，则EA+EB=EC+放出的热量。
3>反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热，如果二者能量比较接近，则放热和吸热都不明显。
［讲述］
目前，我们使用得最多的燃料是煤、石油、天然气等，它们都是由古代动植物遗体埋在地层下，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化而逐渐形成的。因此，它们被称为化石燃料。这些燃料的蕴藏量是有限的，而且不可再生。据估计，依照目前的开采速度，地球上的石油还可以供人类开采40 ~ 50年。也就是说，40 ~ 50年后，地球上也就没有石油了，那时我们该怎么办呢？
因此，充分利用燃料是目前的一个很重要的研究课题。
［提问］
　　1>为什么燃料要充分燃烧？（燃料燃烧时如果空气不足就会不充分燃烧。不完全燃烧：①产生热量少，浪费资源；②产生污染，影响环境，危害健康。）
2>充分燃烧的必要条件是什么？（可讨论回答。）通常工作上有哪些做法？（燃料充分燃烧的条件是：一是燃烧时要有足够多的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面。在工业上常需要将固体燃料粉碎，或将液体燃料以雾状喷出，以增大燃料与空气的接触面，从而提高燃烧效率。）
3>如何充分利用煤及新技术的开发？（①制新型煤粉燃料器；②将煤进行液化、气化；③水煤气或干馏煤气。）
4>导致形成酸雨的主要原因是什么？（含硫燃料（如煤、汽油等）的大量使用。燃烧产生SO2，SO2与空气中的烟尘、氧化物等接触生成三氧化硫，三氧化硫与水生成硫酸等随雨雪降至地面形成酸雨。酸雨对植物、土壤等会造成危害。）
[实验7-4]：教师演示，让尽可能多的学生触摸、感觉。
[学生活动]：记录现象，描述感觉，分析得出结论：不仅燃烧，其它反应也可能放热。
[推测]：是不是有些反应会吸收热量？有例子吗？
[学生讨论]：生活中的化学反应能量变化，举例说明。
[课堂总结]：学完本节你有何收获？
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网

展开更多......

收起↑