第七单元 课题2 燃料的合理利用与开发
汪周雄
新洲区阳逻街刘镇中学
1．知识与技能
(1)知道物质发生化学变化时伴随着能量变化，既有放热反应，也有吸热反应；认识通过化学反应实现能量转化的重要性。
(2)知道化石能源的用途；知道石油是由多种成分组成的混合物，了解通过石油的炼制可以得到液化石油气、汽油、柴油等产品；认识化石能源是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用。
(3)了解化石燃料的不可再生性，燃料充分燃烧的重要性，以及化石燃料燃烧对环境的影响。认识合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性；树立环境保护意识。 (4)树立辩证认识问题的意识，正面认识化学的作用。 2．过程与方法
(1)运用思考、讨论的方法来获取信息。 (2)运用实验的方法来得出结论。 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。 教学重点
1．了解化石燃料的形成过程和不可再生性。 2．认识化石燃料对人类所起的重要作用。 3．了解化学反应中的能量变化。 4．知道石油炼制的几种主要产品及用途。 教学难点
培养学生独立思考、加工信息的能力。 教学方法
创设情境→探究实验→得出结论→联系实际→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，导管，铁架台，水槽，橡皮塞； (2)生石灰，CH4气体，澄清石灰水，锌片，稀硫酸。 课时安排 2课时
第一课时：化学反应中的能量变化；化石燃料的利用。 第二课时：使用燃料对环境的影响；能源的利用和开发
教学过程
第一课时
[新课引入]生活中我们发现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?下面我们来做一组实验。 [投影打出实验内容] [实验7—3]在一支试管中加入加入一小勺干燥的生石灰，再加入约2mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。 [学生实验，教师巡视] [现象]实验7—4,试管壁发热。 [设问]这个实验说明了什么问题呢? [回答]不仅燃烧可以放热，很多化学反应都可以放热。 [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，即有放热现象或吸热现象发生。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：碳酸钙高温分解的反应称之为吸热反应。 [板书]
一、化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应
[讨论]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。化学反应中的热量变化被应用于生活和生产中，同学们能举出一些实际应用的例子吗？ [学生讨论，举例] [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，惊恐万状。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。熟食增强了入的体质，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，颌部短据，面貌变得愈来愈像现代人。
[过渡]现在我们的生活中，经常使用的燃料大多是煤、石油和天然气等。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。化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。 [板书]
二、化石燃料的利用 [板书]1.煤和石油 [活动与探究] 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P1
38、P139内容，你能从中学到什么知识? [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，还含有少量的氢、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。
[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。
[过渡]有石油的地方一般都有天然气。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P139页[实验7—4]进行活动探究，做一做甲烷的燃烧实验。 [板书]2.天然气 [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，振荡，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。
[结论]2．甲烷燃烧时火焰明亮并呈蓝色，可以看到，烧杯内壁上有水滴生成。 [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] CH4+2O2CO2+2H2O CO2+Ca(OH）2 =CaCO3 ↓+H2O [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。
[教师组织学生一起了解沼气的制取和利用] [过渡]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。煤、石油、天然气等化石燃料的形成，并非一日之功，它要经过数百万年才能形成。化石燃料已经面临被耗尽的危险，应合理开采，并节约使用。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? [学生活动，教师巡视] [设问]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，掺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。
科学家已经发现了未来新能源——可燃冰。 [小结]通过这节课的学习，我们了解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。还学习了一些化石燃料，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。 [作业]课后习题
1、
2、4 板书设计
课题2 燃料的合理利用与开发
一、化学反应中的能量变化 放热 吸热
二、化石燃料 1.煤和石油 2.天然气
3.合理利用与开发化石能源
第二课时
[新课引入]煤是我们最常用的燃料，给我们的生活带来了很多便利，但是，任何事物都是有两面的，化石燃料的炭烧，在造福我们的同时，也带来了一些问题。 [过渡]下面同学们仔细阅读课本P1
42、P143内容，你能从中学到什么知识? [学生阅读] [投影] 煤：主要含有C元素，还含有少量的H、N、S、O等元素 石油：主要含有C元素和H元素，还含有少量的N、S、O等元素
由于都含有碳、硫、氮这三种元素，所以燃烧后会生成CO2（温室效应）、CO（有毒）以及SO
2、NO2（造成酸雨）等气体。
[讨论]根据上述探究，试说明酸雨可能对环境造成怎样的破坏，应采取怎样的防止和保护措施？ [学生讨论，交流] [讲解]汽车尾气中的主要污染物：一氧化碳，未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。 [投影] 减少汽车尾气对空气污染的措施有：
(1)改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧。 (2)使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。 (3)使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。
(4)使用压缩天然气[CNG]或液化石油气[LPG]作燃料。 (5)在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料。 [板书]点燃
C2H5OH+ 3 O2===== 2CO2+ 3H2O [讨论]使用车用乙醇汽油有什么好处？
[回答]可以适当节省石油资源，在一定程度上减少汽车尾气的污染。并且，可以通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏而得到，是可再生能源。
[评价]回答的很好，现在武汉市已经有很多公汽、出租车使用了乙醇汽油。
[过渡]随着人类对能源的需求越老越多，化石燃料等不可再生能源面临枯竭，对环境的负面影响也很大，开发新的能源就成了人类越来越迫切的要求。下面同学们仔细阅读课本P1
44、P1
45、P146内容，你能从中学到什么知识? [板书]
四、能源的利用和开发
[讨论]氢气和天然气都可以作为燃料。目前，天然气作为燃料使用已经非常广泛，而氢气还不能作为燃料被广泛应用。为什么？ [学生讨论，交流] [投影] 优点：a、资源丰富，可再生； b、燃烧放热多；
c、生成物不污染环境。 缺点：a、制取成本高；
b、贮存、运输困难。
[提问]目前，人们可以开发利用的新能源有哪些？
[回答]新能源的种类包括太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。 [提问]为什么要开发新能源呢？
[回答]解决化石能源枯竭问题，减少环境污染。
[小结]通过这节课的学习，我们知道了使用燃料对环境的影响以及新能源开发的重要性。 [作业]课后习题
3、
5、
6、
7、
8、9 板书设计
课题2 燃料的合理利用与开发
三．使用燃料对环境的影响
为人类的生活生产提供了能源保障
给环境带来了危害 四.能源的利用与开发
