資源簡介

《燃料的合理利用與開發》重難點突破（一）?
化學反應中的能量變化
本課題主要包括四個核心內容：化學反應中的能量變化、化石燃料的利用、使用燃料對環境的影響、能源的利用和開發。
1．物質發生化學變化時伴隨著能量變化，既有放熱反應，也有吸熱反應。
物質的燃燒反應、鎂與鹽酸的反應、生石灰與水的反應都是放熱反應。在后續的學習中，學生還會了解到多數金屬與酸的反應、酸與堿的中和反應也是放熱反應。
吸熱反應雖然不多見，但是學生應該知道有放熱反應，就必然會有吸熱反應，如第七單元中學習到的“碳和二氧化碳的反應”就是吸熱反應。
教學中應該注意：學生對化學反應伴隨著能量的變化并不陌生，一是基于生活經驗，二是在第一單元學習化學變化時學到的。但是，不少學生有一個錯誤的認識，即“需要加熱的反應都是放熱反應”，如木炭粉在高溫下還原氧化銅就是一個放熱反應，在此需要教師設法幫助學生建構正確的認識。
2．人類需要的大部分能量是通過化學反應產生的。
（1）人類生活：如做飯、取暖等。
（2）交通、航天：汽車、火車、輪船、飛機、飛船等。
（3）工業：水泥、冶、陶瓷等。
教學中應該注意：上述內容都與人類的生活、生產密切相關，學生都不陌生，所以一定要基于學生的認識，基于學生的生活實際進行教學。
教學片斷　認識，并體驗化學反應中的能量變化
環節一、創設情境，導入新課，并感受化學反應中能量變化對人類的重要作用
【師講述】上節課的學習中，我們已經學習了燃燒。燃燒可以放出大量的熱，我們生活的方方面面都利用了這些熱量。
【播放視頻】燃料燃燒放出的熱量在生活中的用途，做飯、冶煉金屬、發射衛星火箭、宇宙飛船。
【生】觀看視頻，感受燃料放出的熱量在生活中的巨大作用。
環節二、體驗化學反應中能量的變化
【師講述】燃燒是一種化學反應，可以放出熱量，其實，不僅僅是燃燒，好多化學反應都可以放出熱量。
【學生實驗活動】下面請同學們利用桌上所給儀器，來親身體驗一下生石灰和水、鎂條和稀鹽酸、鋅粒和稀硫酸三個反應中熱量的變化。（教師提醒學生：實驗時，請同學們注意實驗安全和實驗藥品的用量。）
【學生分組實驗】進行生石灰和水、鎂條和稀鹽酸、鋅粒和稀硫酸反應的實驗，感受除了燃燒反應外的其他放熱反應。
【師組織學生進行匯報交流】現在請同學們停止實驗，將手中的儀器整理一下。哪組同學說說你們的實驗現象？
【生1】我們做的實驗是用金屬鎂和稀硫酸反應，反應非常劇烈，放出大量的熱，用手觸摸試管壁，有點燙手。
【生2】我們組做的是生石灰和水反應，反應也非常劇烈，觸摸試管壁也特別燙手，說明反應也放出大量的熱。
【生3】我們組做的是鋅粒和稀鹽酸反應，反應也比較劇烈，產生了大量氣體，用手摸試管壁，感覺到試管壁熱。
【師總結，提出新問題】通過剛才的實驗我們知道了，除了燃燒，其他的化學反應也會放出熱量，那么是不是所有的化學反應都放熱呢？
【生】不是的，應該有吸熱的反應。
【師】確實，通過大量的實驗證明，有的物質發生化學反應時放出熱量，有的則吸收熱量，比如第六單元中煉鐵高爐中發生的“碳和二氧化碳生成一氧化碳”的反應就是一個吸熱反應。據此我們可以將化學反應分為放熱反應和吸熱反應，這在高中大家會更深入的學習。
環節三、認識化學反應中能量變化與反應條件之間沒有必然關系
【提出問題】你認為如何判斷一個化學反應是吸熱反應，還是放熱反應呢？
【生】不加熱或只需點燃就發生的反應是放熱反應；而需要加熱才發生的反應一般就是吸熱反應。
【師】你的意思是說“一個化學反應吸熱，還是放熱，跟反應發生所需要的條件有密切關系”，是嗎？
【生】是的。
【師】大家同意他的觀點嗎？（有一部分同學舉手，也有同學猶豫的張望其他同學）大家都很善于觀察，善于總結，但是化學變化是吸熱還是放熱與反應條件沒有直接的因果關系。比如，我們第六單元學過的“木炭還原氧化銅”的反應，就需要“加熱”的條件，但這個反應卻是個放熱反應；將來大家在高中的學習中會繼續學到“常溫”（即不需要條件）的反應，但卻是吸熱的化學反應。所以不能簡單的從反應條件進行判斷。
化石燃料的合理利用
本課題主要包括四個核心內容：化學反應中的能量變化、化石燃料的利用、使用燃料對環境的影響、能源的利用和開發。
1．三大化石燃料──煤、石油和天然氣
燃料內容
煤
石油
天然氣
形成
古代生物（包括植物和海洋生物等）的遺骸經過一系列復雜變化而形成的。
是否可再生能源
不可再生能源
主要成分
煤是復雜的混合物，主要含有碳元素，此外，還含有氫元素和少量的氮、硫、氧等元素以及無機礦物質。
從油井中開采出來的石油叫做原油，是一種黏稠狀的液體。石油中主要含有碳和氫兩種元素。
天然氣主要是由碳和氫組成的氣態碳氫化合物，其中最主要的是甲烷(CH4)。
綜合利用
將煤隔絕空氣加強熱，使煤分解成許多有用的物質，如焦炭、煤焦油、煤氣等。
煤氣作為生活燃氣，在一些城市被使用，它的主要成分為氫氣(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)和其他氣體等。
利用石油中各成分的沸點不同，用加熱蒸餾的方法將它們分離，可得到不同的產品，使石油得到綜合利用。
一些城鎮的家庭用一種罐裝液化石油氣作燃料，主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。
在池沼的底部常含有甲烷，通常也把池沼中的氣體稱為沼氣。把秸稈、雜草、人畜糞便等廢棄物放在密閉的沼氣池中發酵，就可產生甲烷。
在我國農村，有些地方利用沼氣解決生活用燃料的問題。
注意問題
將煤隔絕空氣加強熱，使煤分解的過程是化學變化。
石油的加熱蒸餾是物理變化。
（1）甲烷是一種無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小。
（2）點燃甲烷之前，一定要檢驗甲烷的純度（與檢驗氫氣方法相同）。
（3）燃燒時，產生淡藍色火焰，放出熱量。燃燒的方程式（略）。
（4）可在火焰上方罩一干冷的燒杯，檢驗甲烷中含有氫元素；然后再向燒杯中加入石灰水，檢驗甲烷中是否含有碳元素。
2．化石能源的合理利用與開發
（1）化石能源的有限性
人類目前所消耗的能量主要來自化石能源，而化石能源的形成需要經過數百萬年。資源是有限的，隨著人們對化石能源的使用量日益增長，化石能源正越來越難以滿足于人類的需求。
（2）合理利用化石能源的途徑（或方法）
一是節約能源。
二是提高燃料的利用率，其主要方法就是使燃料充分燃燒。燃料充分燃燒需要考慮的兩個因素是──一個足夠“多”，一個足夠“大”，即：①燃燒時，要有足夠多的空氣；②燃料與空氣要有足夠大的接觸面積。
（3）科學家發現海底埋藏著大量可燃燒的“冰”──“可燃冰”，其中主要含有甲烷水合物。可燃冰將成為未來新能源，但目前在開采技術上還存在著困難。
教學中應該注意：
（1）本部分的知識目標要求并不高：知道化石能源的用途和化石能源的不可再生性；知道石油是由多種成分組成的混合物，了解通過石油的煉制可以得到液化石油氣、汽油、柴油等產品。
（2）幫助學生認識化石能源是人類重要的自然資源、對人類生活起著重要作用這一情感目標的教學在本節課中應該占據重要地位。
（3）學生對于三種化石能源也是非常熟悉的，所以教學中要結合學生的實際，充分發揮學生的主體作用進行教學。
教學片段　“理想能源”的辯論
環節二、辯論賽：煤、石油、天然氣，誰是理想燃料？（1）
【師】課下已經讓同學們查閱了這煤、石油、天然氣這三大化石燃料的相關資料，根據同學們的意見，我們已經分成了煤、石油、天然氣三個辯論小組。我說一下要求：我們的辯論分為三個環節，首先每組同學先派一名代表陳述你們的觀點，時間為1分鐘；然后各組進入自由辯論的環節，時間為15分鐘；最后各組再選出一名代表做最后的總結發言，時間1分鐘。先給同學們1分鐘的準備時間，將你們查閱的資料進行整理、交流，分工。（學生各組之間相互商量討論，做準備。）
【師】現在我們就來展開辯論賽，說一說哪種能源是最理想的燃料？請各組先派代表先陳述你們的觀點。
【“煤”組代表】對于大部分人來說，煤可以做什么？不仔細想的話，這根本就算不上是個問題，因為煤炭在我們生活周圍最常見的，民用也好，工業用途也罷，不外乎就是點著了使用它的熱量，用在生產、生活中的各個方面。人類最早使用的化石燃料就是煤，煤可以直接燃燒，因此煤是最理想的燃料。
【“石油”組代表】人們一般不直接用石油作燃料。直接燃燒石油太浪費，利用石油內組分沸點的不同，把它加熱蒸餾而分開，稱為分餾。石油經過加熱分餾就得到石油氣、氣油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟等產品。它們都是由碳、氫兩種元素組成的有機化合物，它們之間的差別就是分子大小不一，它們燃燒時放出熱量。人們常利用液化石油氣、汽油、煤油、柴油等的燃燒，給工廠、農村、汽車、輪船、火車、飛機和家庭生活等提供所需要的動力和熱量。石油的產品也應用在生產、生活的方方面面。因此我們組認為石油是最理想的能源。
【“天然氣”組代表】天然氣在燃燒過程中產生的能影響人類呼吸系統健康的物質極少，產生的二氧化碳僅為煤的40％左右，產生的二氧化硫也很少。因此天然氣越來越受到重視，成為與煤炭、石油并稱的世界一次能源的三大支柱之一，也由于煤炭石油等傳統能源的日趨減少，天然氣也逐漸成為一種替代能源。因此我們組認為天然氣是最理想的能源。
【自由辯論部分】略。（詳見《燃料的合理利用與開發》重難點突破（三））
【師總結】剛才同學們的辯論非常的激烈，也很有針對性。通過大家的辯論，同學們知道了煤、石油、天然氣這三大能源各有利弊。據科學家估算的數據，如果人類能源消耗每年增長4％，則地球現在儲存的煤炭量（以采出率50％計算）可以使用110年，石油可應用35到40年，天然氣可使用50年，人類已經認識到這一點。為了保證能源的供應，20世紀以來發生的大小戰爭，許多帶有爭奪能源資源的氣味。但是，靠戰爭和掠奪解決不了能源問題，面對能源短缺的挑戰，需要的是加大科技投入力度，靠人類的智慧和多年積累的知識財富去探索，發現新的能源。能源是人類生存、發展的基礎，是國民經濟的命脈，如果不小心謹慎地使用地球上現有的能源，積極研發新能源，人類的生存將面臨危機。
通過剛才的環節，同學們已經對煤、石油、天然氣這三大化石燃料有了足夠多的認識。它們的用途都很廣泛，但是這些物質各有利弊。
我們知道了這三大化石燃料的形成過程，煤是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質，由于地殼的變動不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經過一系列復雜的物理化學變化等因素，形成的黑色可然化石，這就是煤。石油是古代海洋或大型湖泊里的大量生物、動植物死亡后，遺體被埋在泥沙下，在缺氧的條件下逐漸分解變化。隨著地殼的升降運動，它們又被送到海底，被埋在沉積巖層里，承受高壓和地熱的烘烤，經過漫長的轉化，最后形成了石油這種液態的碳氫化合物，同時，也形成了天然氣。

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