课题2 燃料的利用与开发2课时121212文档格式.docx
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放热反应:
如燃烧反应、氧化钙与水反应、
金属与酸反应、酸碱中和反应等
吸热反应:
如碳与二氧化碳的反应等
【小结】※化学反应的用途
①制取需要的物质
②利用反应产生的热量(做饭、取暖、发电、烧制陶瓷、冶金、发射火箭、开山炸石、拆除危旧建筑等)
【强调】作为能源,燃料对于人类社会是非常重要的,
有时可能引发国与国之间的战争,比如02年美国攻打
伊拉克,其真正目的是为了什么?
(石油)
思考讨论回答
记录
举例
学会从不同角度认识化学反应
了解化学反应中的热量变化在生活生产中的应用
【过渡】煤、石油、天然气是当今社会使用最广泛的
能源,它们被称为化石燃料,为什么?
【投影图片】煤和石油、天然气的形成
【讲述】化石燃料是古代生物的遗骸经一系列复杂变
化而形成,是一个历经数百万年的漫长地质历史过程,
而人类开采、消耗化石燃料却十分快速,一个矿区的
开采期仅为百年、数十年,甚至几年,从人类历史的
角度看,化石燃料是不可再生的能源。
观看图片,阅读相关文字
根据图片和文字介绍了解化石燃料的形成过程,认识其不可再生性。
【板书】二、化石燃料的利用
(历经数百万年,是不可再生能源)
【提问】化石燃料主要有哪些种类?
它们之间的区别
是什么?
下面就逐一介绍。
首先认识煤。
【板书】1.煤
【提问】煤是一种什么样的物质?
请同学们在教材里找到相关的文字。
【提问】煤为什么主要含碳元素?
能否根据学过的生
物学或化学知识来推断分析?
【讲解】因为煤由古代生物体转化而来,生物体都是
含有碳元素的有机体,又有水分和氨基酸,所以还含
氮、氢、氧、硫等元素。
以煤做燃料,主要是利用煤
中的碳元素与氧气充分反应所放出的大量热。
【板书】燃烧产物:
CO2、NO2、SO2等
【讲述】我国的煤炭资源比较丰富,已探明的煤炭储
量居世界第3位。
但是,由于埋深和埋藏时间的差异,
不同地区形成的煤的品质有差异,我国不少地区的煤
是硫元素含量较高的高硫煤。
【设问】同学们设想一下,如果我们把开采出来的煤
都直接作为燃料燃烧掉,这样的一种处理煤的方式是
不是利用煤的最好方法?
为什么?
【讲述】把煤直接作为燃料燃烧,煤中所含硫、氮等
元素与氧结合后的燃烧产物会污染大气,同时也是非
常严重的浪费,因为使煤在隔绝空气加强热的条件
下分解得到更多有用的产品,就可以大大提高煤的利
用率,体现煤的价值。
这就是对煤的综合利用。
煤,
被誉为“工业的粮食”。
【板书】综合利用:
【讲述】这种对煤的处理方式叫做煤的干馏或炼焦,
是非常复杂的物理化学变化过程。
【强调设问】炼焦时为何要隔绝空气?
【讲述】煤的干馏产物有不同的重要用途:
固态的焦
炭可用于冶炼金属,液态的煤焦油可提取出许多种有用的产品,气态的煤气则日益成为重要的城市生活燃气,主要成分为CO、H2、CH4等,使用时通过管道输送到千家万户,故称管道“煤气”。
【板书】管道“煤气”:
主要含CO、H2、CH4等
阅读课本138
页有关煤的
资料介绍,分析归纳。
了解煤如何进行综合利用
可能回答:
避免煤中的碳、硫、氮等多种元素在强热条件下与空气中的氧气反应
对煤的成分有本质的认识
了解煤主要含碳的原因
认识煤干馏的重要意义
【讲述】下面我们来认识第二种化石燃料——石油。
从油井或油田中直接开采出来的石油叫做原油,是一种粘稠状液体。
不同产地的原油颜色有所不同。
图中展示的一种黑色的原油。
【投影】原油图片
【提问】石油的成分
【板书】石油是复杂的液态混合物,主要含碳和氢
元素(还含氮、硫、氧等元素)。
【讲述】开采出来的原油并不直接燃烧,而是通过脱
盐、脱水等净化处理后加热炼制。
【展示图片】石油炼制的部分产品和主要用途
【提问】我们把对石油的这种处理方式叫做石油的分
馏,它是根据什么原理进行的?
属于什么变化?
【强调提问】石油的各种分馏产物其实是一定沸点范
围内的混合物,它们在日常生活中有哪些用途呢?
有
没有同学能说一下?
【讲述】石油气的主要成分有丙烷、丁烷等,把石油气压缩成液体装在钢瓶中,就得到我们常说的罐装“煤气”,是重要的生活燃气;
溶剂油可用于油漆、涂料行业;
燃料油主要作为各种交通工具的燃料;
润滑油用于机械润滑;
石蜡可制成各种蜡产品;
沥青用于铺设公路等。
【强调】液化石油气:
主要含丙烷、丁烷等
罐装“煤气”
观看图片了解石油分馏的部分产品和主要用途
根据石油中
各成分的沸
点不同来分
离,是物理变
化。
认识石油的重要性
认识石油的综合利用
【过渡】在有石油的地方,往往有天然气存在。
天然气一般指在地下自然形成的可燃性气体,主要含碳、氢元素,所含物质种类最重要的是甲烷。
【板书】
2.天然气——
【讲述】甲烷在自然界很多地方都存在,比如天然气
田、煤矿的矿坑(井)、池沼的底部、农村的沼气池等,
甲烷是最简单的有机物,有多种俗称:
天然气、坑气、
瓦斯沼气、等。
接下来我们来了解一下甲烷的性质。
【展示】事先收集的两瓶甲烷让学生观察颜色、状态
【提问】能用排水法收集甲烷,说明甲烷在水中的溶解性怎么样?
其密度与空气的相比如何?
【板书】★甲烷(CH4)的性质
(1)物理性质:
甲烷是无色无味气体,极难溶于水,密度比空气的小。
【演示】点燃瓶中的甲烷,观察现象
(2)化学性质:
可燃性
燃烧现象:
发出蓝色火焰,放热,容器内壁出现水雾,澄清石灰水变浑浊
【提问】根据实验现象我们能否判断甲烷燃烧生成了
什么?
这一反应能否用化学方程式表示出来?
【板书】CH4+2O2
CO2+2H2O
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
阅读了解天然气的成分
观察现象,判断甲烷燃烧的产物是H2O和CO2,从而推断出甲烷中含碳、氢元素。
写出甲烷燃烧反应的化学方
程式。
看图分析讨论
认识天然气
通过实验了解甲烷的性质并训练化学方程式的书写
【讲述】刚才提到池沼的底部含有甲烷,俗称沼气。
下面我们来做一个练习,叫“看图说话”,请同学们通过看图了解农村沼气是如何形成和利用的,并谈谈利用沼气可解决农村的哪些生活问题?
【投影图片】沼气的制取和利用
【归纳】沼气的形成:
秸秆、杂草、动物粪便等废弃
物在密闭池中发酵产生。
沼气的利用:
煮饭、发电等。
可解决农村垃圾的净化处理、环境保护、生活燃料、
农作物肥料等生活问题。
在海南,最先发展使用沼气
的是儋州市和庆镇美万新村的48户村民228人,而现
在,使用沼气的农户数目已有十几万。
农民大量使用
沼气既保护了林木资源,减少滥砍滥伐,又改善了生
活环境,提高了生活质量,促进了农村精神文明建设。
观看图片,
思考交流
培养看图观察、提炼重要信息的能力,认识沼气是可再生能源
【板书设计】课题2燃料和热量
一、化学反应中的能量变化
二、化石燃料的利用
化石燃料是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成,历经数百万年,是不可再生能源
1.煤
↓
叫做“煤的干馏或炼焦”(复杂的化学变化)
石油
↓叫做“石油的分馏”(利用各成分沸点不同分离,属于物理变化)
是最简单的有机物,俗称:
天然气、坑气、瓦斯、沼气等
★甲烷的性质:
甲烷是无色无味气体、极难溶于水、密度比空气的小
反应原理:
CH4+2O2
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
※沼气是可再生的能源!
【教学参考】
市民使用天然气后,其安全性能如何?
对此,有燃气专家解释说,天然气的成分主要是氢气和甲烷,没有毒性;
而人工煤气(如油制气)则含有一氧化碳等有毒气体,一旦发生泄漏将对人造成直接伤害。
另外,天然气的燃点也比液化石油气要高,相对不易起火燃烧。
在比重方面,天然气比空气轻,而液化气则要比空气重,一旦发生泄漏,前者极易随风飘散,不容易造成隐患,引发天然气爆炸的极限也比液化石油气的极限要窄得多,两者比较,天然气没那么容易达到爆炸的危险范围。
※沼气的开发利用要跳出成本效益,从大的社会和经济环境考虑其发展 从沼气利用的技术经济角度考虑,沼气所产生的热能和电能值是低于燃油、煤炭以及薪柴的,平均每平方米产生的热功值比1L石油少1/3,相当于0.6L左右的燃油。
从社会、经济和环境保护的角度来看,沼气作为可再生的、环保的和有利于生态农业的一种能源,是农业和整个社会经济可持续发展的必然选择。
对沼气的开发利用不仅解决了农村能源问题,还减少了有害气体的排放,减少了对生态环境的污染;
制取沼气的有机废弃物、畜禽粪便经过发酵后所产生的残渣是生态农业种植中的上好肥料。
另外,沼气利用通过集中沼气发酵的厌氧消化系统(用于处理畜禽粪便),可作为控制阻断畜禽传染病的重要卫生设施,有利于畜牧业的发展。
第七单元燃烧及其利用
课题2燃料和热量
第二课时
知识与技能:
认识燃料充分燃烧的重要性和可采取的措施;
了解化学反应中的能量变化。
过程与方法:
通过计算了解我国化石燃料将被耗尽的年限,认识合理开采、节约使用化石燃料的重要性。
通过镁与盐酸反应的实验探究,认识除了燃烧,别的化学反应也能产生热量,从而了解化学变化中的能量变化。
情感态度与价值观:
了解化石燃料的不可再生性,认识合理开采和节约使用化石燃料的重要性。
认识化学反应的用途一是可制取需要的物质,二是利用反应放出的热量。
【教学重难点】燃料充分燃烧的条件和意义;
化学变化中能量的变化
【教学准备】仪器用品:
镁带、稀盐酸、试管(每班3支)、镊子、酒精灯、木条、火柴
【教学模式】实验探究与讲解相结合
【过渡】通过以上的学习我们了解化石燃料的形成、种类、成分和广泛用途:
在农业、工业、交通、生活等各个领域为人们提供能量和新产品。
【强调】化石燃料是经过数百万年才能形成的,是不可再生能源,用一点就少一点。
目前人类大量开采,最终将使化石燃料耗尽。
教材135页表7—3给我们提供了我国2017年化石燃料储量及年产量。
请估算依据目前的开采速度,大约多少年后我国的石油和天然气将被耗尽?
并用条形图图示出估算结果。
【提问】这些数据说明了什么问题?
【提问】能源紧缺不仅会影响经济发展,甚至会危及我们每个人的生活。
那么面对化石燃料日益枯竭的状况,你认为人类应采取哪些应对措施?
请课后思考
。
观看录像,了解化石燃料广泛而重要的用途。
根据教材135页表7—3数据估算我国石油、天然气耗尽的年限并用柱形图图示出来。
培养学生的忧患意识。
培养学生关注生活实际、参与社会决策的意识。
【引入】上节课我们了解了化石燃料的形成和
不同种类的化石燃料的成分及煤、石油综合利
用的方法。
根据教材提供的04年我国化石燃
料探明储量和年产量资料,我们可以计算出这
些化石燃料的使用年限已非常短暂,面对这种
状况,人类应如何应对呢?
【板书】三、人类如何应对能源危机
1、
应合理开采,节约使用化石燃料
2、提高燃料燃烧效率(强调相当于延长燃料的使用期限)
(1)提供足够多的空气
(2)增大燃料与空气的接触面
3、寻找、开发新能源……
【讨论】使用煤等固体燃料应进行怎样处理?
【投影展示】资料“可燃冰”
【过渡设问】人们使用化石燃料,主要是利用
它们燃烧产生的热量,但是不是只有通过燃料
燃烧才能得到热量呢?
【演示】探究实验:
镁带和稀盐酸反应
现象:
有气泡生成,试管壁发烫。
分析:
镁带和稀盐酸反应不仅生成新物质,还放出热量。
结论:
除了燃料燃烧,别的化学反应也能产生热量!
【小结】化学反应在生成新物质的同时,还伴
随着能量的变化,而能量的变化通常表现为热
量的变化。
【提问】1、从热能变化的角度分,化学反应有哪些类型?
【板书】四、化学反应中的能量变化
(通常表现为热量的变化)
(因为各种物质本身具有的能量不同)
如燃烧反应、金属与酸反应、
氧化钙与水反应、酸碱中和反应等
如碳与二氧化碳的反应、大多数的分解反应等
①制取所需要的物质
【讲解】课后习题
阅读教材136—137页,了解当今社会人类利用能量的用途以及使燃料充分燃烧的措施。
讨论、交流,发表意见
观察、描述现象,分析得出结论
阅读教材136—137页,了解当今社会人类利用能量的用途
仔细审题、讨论交流、回答
了解化石燃料的有限性,培养关注能源、珍惜能源的意识
培养观察、分析能力
培养解决实际问题的能力和概括小结、表达自我的能力
【板书设计】三、人类如何应对能源危机
1、合理开采,节约使用化石燃料
(1)提供足够多的空气
(2)增大燃料与空气的接触面
四、化学反应中的能量变化(通常表现为热量的变化)
如燃烧反应、金属与酸反应、氧化钙与水反应、酸碱中和反应等
※化学反应的用途:
【教学参考】可燃冰
据计算,1立方米的可燃冰释放出来的能量,相当于170立方米的天然气释放的,且燃烧时不会产生残余物,清洁卫生,使用方便,能减少环境污染。
并且可燃冰储量很大,有关专家估计它分布的范围约占海洋总面积的10%,足够人类使用1000年,在能源紧缺的现在发现它真可解燃眉之急,但目前开采在技术上还存在困难。
由于可燃冰生成环境复杂、特殊,因此开采难度大。
它是甲烷与水在高温高压条件下生成并存在的,若环境发生变化,可燃冰就会迅速分解、挥发,易造成井喷,还可能引发海底滑坡,甚至海啸。
另外,如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中,造成的温室效应比二氧化碳更严重(20倍左右)。
世界其他国家早在上个世纪70年代就开始可燃冰的利用和开采技术研究,而我国直到1990年才开始,与国外相比至少晚了20年,目前,在可燃冰开采研究上,我国已经开始发力追赶。
国土资源部在新闻发布会宣布,2017年5月1日凌晨,我国在南海北部钻取“可燃冰”首次采样成功,证实了南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源,标志着中国天然气水合物调查研究水平一举步入世界先进行列。
据吴士存博士透露,我国有望在2017年前后摸清南海可燃冰资源的家底,2017年进行可燃冰试开采。
“海南省地处南海,受权管辖南海,海南将成为我国未来能源供应的重要接替区。
”
【课堂练习】
1.实验室用固体无水醋酸钠和固体碱石灰,混合加热制甲烷。
应选用固固加热型的发生装置来制甲烷。
2.点燃某无色气体,在火焰上方罩一个干而冷的烧杯,烧杯内壁有水珠生成。
把烧杯迅速倒转注入适量的澄清石灰水振荡,澄清石灰水变浑浊。
根据
上述信息分析该气体不可能是()
A.CH4B.CO和H2的混合气体C.H2D.酒精蒸气(C2H5OH)
3.如何区别三瓶无色无味的气体:
氢气、一氧化碳、甲烷?
(分析:
根据气体燃烧产物不同来区别)
答:
分别点燃待测气体,只生成H2O的是H2,只有CO2的是CO,同时生成H2O和CO2的是CH4。
4.如果甲烷不纯,混有空气或氧气,点燃时可能发生爆炸。
(提示:
同温同压下,相同体积的任何气体中含有的分子数相同。
化学方程式中气体化学式前系数比等同于气体体积比)
(1)甲烷和氧气的体积比是多少时,爆炸最剧烈?
(1:
2)
气体恰好完全反应时爆炸最剧烈)
(2)甲烷和空气的体积比是多少时,爆炸最剧烈?
10)
【教学参考】化石燃料的综合利用
如果把烟煤隔绝空气加强热,煤就可以分解成焦炭“占70%一80%”、煤焦油“2%一5%”和焦炉煤气“占10%一20%”等。
上述煤的处理方法称为煤的干馏或炼焦。
其中焦炭是冶金工业的重要原料;
煤焦油中含有各种烃的同系物和酚类,是重要的化工原料,焦炉气中含有甲烷、乙烯、一氧化碳等气体燃料,是一种经济方便、清洁卫生、燃烧效率很高的重要燃料;
粗氨水可以生产化肥。
这样,煤就可以得到综合利用。
在日常生活中,人们一般不直接用石油作燃料。
石油经加工后可以得到汽油、煤油、航空煤油、柴油等。
在石油加工过程中,产生的气体经加压降温转化为液态,贮存于钢瓶中就成为瓶装液化气。
汽油、煤油、柴油、液化气等都是人们日常生活、生产和交通运输中的常用燃料。
石油、天然气经精加工能得到5000多种化工原料。
煤、石油和天然气等化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的。
另外,煤、石油和天然气都是重要的化工原料,仅仅用作燃料,是对资源的一种浪费。
因此,我们要提倡节约使用煤、石油和天然气等化石燃料,同时要加强化石燃料的综合利用,积极研究开发新能源。
地下的石油承受着相当大的压力,所以只要设法将管道通到地下的油层,石油就会像自来水那样从管子里自动喷射出米。
不过,石油的储藏总量是有限的,石油从管子里往外喷,地下油层的压力就会越来越小,到最后,就会停止喷射。
石油停止喷射,并不是说地下的石油已经完全没有了,只不过是这时油层的压力太小,余下的石油压不上来罢了。
如何将地下剩余的石油开采出来呢?
人们在开采的实践中找到了行之有效的方法,即向剩余的油层内注水或者打气,使油层的压力得到恢复,这样剩余的石油就能被开采出来。
我国的大庆油田正是采用了这种注水法,使地下油层始终保持着相当的压力,至今石油的产量仍保持一定的水平。
在裂解石脑油分离出碳五至碳八馏份的剩余馏份,经过蒸馏、冷凝、分离提纯制得碳九150号、200号溶剂油和重质燃料油。
碳九溶剂油用于油漆的稀释剂、涂料、橡胶、油墨、燃料及轻工行业。
【资料】
煤(coal)、石油(petroleum)和天然气(natural)是世界上最重要的三种化石燃料。
煤,也叫煤炭,是人类历史上最古老的化石之一,被人们称为“工业的粮食”。
石油被人们誉为“工业的血液”。
石油不仅是重要的化石燃料,还是宝贵的化工原料。
天然气一般是指在地下自然形成的可燃性气体。
天然气的主要成分是甲烷(CH4)。
我国是世界上用煤最早,开采石油、天然气的国家。
早在六七千年前的新石器时代,我国就开始用煤作燃料。
我国化石燃料资源较为丰富,但分布不平衡。
煤炭资源主要分布在山西、内蒙古、河北、山东、安徽、江苏等省和自治区;
石油资源主要分布在东北、华北、新疆等地及我国近海;
天然气资源60%分布在我国的中西部地区,如新疆、四川天然气的储量就很大。
我国提出的开发大西北的战略计划中就有一项“西气东输”工程。
该工程将天然气从新疆塔里木输送至上海西郊,输气管道全长4200多千米,横跨9个省、市、自治区。
这项工程完成后,我国东部沿海地区就可以用天然气作为主要燃料.
煤、石油、天然气通过燃烧以热能的形式给人们提供能量,但燃烧相同质量的煤、石油、天然气,放出的热能不等。
人们把一定量燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值。
表4-3常见燃料的热值
燃料
热值
原煤
2.1×
107J/kg
煤气
1.56×
原油
4.2×
液化气
4.7×
天然气
3.9×
柴草
约1.7×
请你调查一下,煤、液化气、天然气、管道煤气的市场价格各是多少。
从经济上看,选用哪一种燃料更合算?
从节约资源、保护环境、使用方便等因素综合考虑,今后应优先推广哪一种燃料?
化石燃料在燃烧时产生的各种气体、固体废物以及余热造成了对环境的污染
1.全球气候变化
燃料中的碳燃烧后转变为二氧化碳等气体进入大气,使大气中二氧化碳的浓度增大,从而导致温室效应。
2.热污染
火力发电站发电剩下的“余热”被排放到河流,湖泊或海洋中,使局部区域的水温上升,严重时会导致鱼类等水生生物大量死亡。
3.大气污染
化石燃料中一般都含有相当数量的硫,燃烧时会释放出二氧化硫(SO2);
化石燃料不完全燃烧时还会向大气中排放大量的一氧化碳;
煤炭燃烧时,向大气排放大量的烟尘。
【资料】放热反应
放热反应的发生,有时也需加热,很多燃料需点燃方能燃烧。
一旦发生反应,放出的热量足以维持反应必要的温度而有余,就不需外界持续提供能量了。
反应物的总能量大于生成物的总能量。
放出热量的化学反应,如木炭在氧中燃烧生成二氧化碳的同时还放出一定的热量。
许多化合反应、中和反应是放热反应。
有些放热反应在一定温度下才能发生,如碳在常温时不跟氧气起反应,要先加热到一定温度才能反应,所加的热不是反应过程里发生的,不要误把引发反应的热和反应过程发生的热混淆起来。
在反应中,由具有平均能量的分子变为活化分子所吸收的能量小于由活化分子生成产物所放出的能量时,这个反应称放热反应。
氧化钙与水反应放热在生活中的应用研究
用天平称取100克CaO放入烧杯中,再用量
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