九年级化学上册 第七单元 燃料及其利用 课题2 燃料的合理利用与开发 第1课时 化学反应中的能量变化.docx
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九年级化学上册第七单元燃料及其利用课题2燃料的合理利用与开发第1课时化学反应中的能量变化
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第七单元 燃料及其利用
课题2 燃料的合理利用与开发
第1课时 化学反应中的能量变化 化石燃料的利用
素材一新课导入
[情景导入][以新旧知识的联系,创设情境]
[投影]展示柴草、煤、塑料片、布料等实物。
[提问]看到这些实物,你想说些什么?
[学生回答]如:
1.它们都是与人类关系十分密切的可燃物。
2.它们在外界条件,如氧气、温度等条件适宜的情况下,都可以燃烧。
3.想告诉大家,平时生活中注意安全。
4.想知道煤、塑料等物质是怎样形成的。
……
[新课引入]在日常生活中,许多物质都能发生燃烧反应,从最早使用的柴草到煤、石油和天然气,发展至今,已经出现了许许多多的新型燃料。
这节课我们就来学习化石燃料和能量变化。
[热点导入]“西气东输”工程是我国继长江三峡工程之后的又一项世界级特大工程。
“西气东输”输气管线西起新疆塔里木油田,东至上海市,管线全长约4000km,横跨9个省市区,是中国最长的输气管道。
同学们知道“西气东输”输的是什么“气”吗?
是天然气,它与煤、石油一起,是现代社会重要的能源,我们的生存和发展一刻也离不开它。
[情景导入]大家可能在博物馆中见过化石,比如三叶虫化石、恐龙化石。
今天我们学习的化石燃料,它们的形成过程和化石一样,都是生物遗骸在特殊的气候和地质条件下,经过漫长的变化而来。
图片投影:
古代植物埋于土中形成了煤;海洋生物的遗骸埋入泥沙中形成了石油。
化石燃料的变化过程又有些特殊,它富集了可以燃烧的成分,所以具有可燃性。
有人以为化石燃料的外表就像石头一样,你们说是这样吗?
(不是)大家说得对,化石燃料的外表不一定像石头一样。
固态的煤、液态的石油和气态的天然气都是化石燃料。
化石燃料是我们人类的宝贵财富,煤被称为“工业的粮食”,石油被称为“工业的血液”。
今天我们就来学习这些宝贵的财富——化石燃料。
素材二教学建言
[建言1]化石燃料及其成分的处理方式
形式一:
从日常生活角度入手,课前要求学生调查常用的家用燃料以及车用燃料都有哪些。
[学生调查结果]
家用燃料:
柴草、煤、天然气、煤气以及液化石油气等。
车用燃料:
汽油、柴油、乙醇汽油等。
问题:
(1)上述材料中属于化石燃料的有哪些?
(2)你知道黑龙江省的大庆油田开采的是哪种化石燃料吗?
(3)汽油、柴油是哪种化石燃料加工的产品?
(4)石油和煤等化石燃料的用途就是作燃料吗?
还有其他的用途吗?
(学生阅读教材P139资料卡片认识石油和煤的综合利用)
(5)煤、石油和天然气等化石燃料是取之不尽、用之不竭的吗?
(引导学生完成P141讨论)谈谈你对化石燃料使用和开发的看法。
形式二:
(播放课件)播放煤和石油用途的课件以及有关“西气东输”纪录片片段。
(1)课件中煤、石油和天然气等燃料是古代生物遗骸经过长期复杂变化形成的燃料,我们把这些燃料称为什么燃料?
这些燃料的组成中一定含有什么元素?
(2)联系生活实际想一想,石油分馏加工产品都有哪些?
(引导学生阅读教材P138图7-22)
(3)煤、石油、天然气等化石燃料是取之不尽、用之不竭的吗?
(引导学生完成P141讨论)谈谈你对化石燃料的使用和开发的看法。
[建言2]燃料充分燃烧因素的处理方式
方式一:
回忆第二单元硫粉、木炭粉分别在氧气、空气中燃烧,燃烧现象都有哪些?
对比硫粉、木炭粉在空气、氧气中的燃烧现象,你得出的结论是什么?
想一想如何才能使燃料充分燃烧呢?
方式二:
北方冬季需要集中供暖,锅炉工常常将大块煤球,砸碎成小块或粉成粉末,这样做的目的是什么?
如果煤不完全燃烧会有哪些危害?
(学生阅读教材P141)通过哪些措施可以使燃料充分燃烧?
[建言3]甲烷燃烧的产物
(1)家用燃料天然气的主要成分是什么?
它具有哪些性质?
(2)甲烷燃烧过程中,观察到干燥的烧杯有何变化?
此变化说明哪些问题?
进而推知甲烷成分中含有什么元素?
分析:
此实验的烧杯为什么是干燥的?
(3)将干燥烧杯内壁沾有澄清石灰水,然后罩在燃着甲烷的火焰上方,你观察到石灰水有何变化?
此变化说明哪些问题?
进而推知甲烷成分中含有什么元素?
分析:
通过上述分析和推理,对于含碳、氢元素的可燃物如何来验证产物?
素材三 视频资源
[视频1]生石灰与水的反应
[视频2]石油的开采
[视频3]煤的开采
[视频4]甲烷的燃烧
详见光盘内容。
素材四 板书设计
[设计1]
一、化学反应中的能量变化
二、化石燃料的利用
三、燃料充分燃烧的方法
1.燃烧时要有足够的空气
2.燃料与空气要有足够大的接触面
[设计2]
一、化学反应中的能量变化
二、化石燃料的利用
1.煤、石油和天然气是世界上最主要的三大化石燃料,是不可再生能源
2.煤和石油
煤
石油
3.天然气(主要成分CH4)
(1)CH4的物理性质:
无色、无味气体,密度比空气小,难溶于水
(2)CH4的化学性质:
CH4+2O2
CO2+2H2O
(3)CH4中组成元素的检验:
①方法 ②结论
(4)沼气的用途:
解决农村生活燃料问题
三、燃料充分燃烧的因素
素材五 课后“练习与应用”变式题
1.[1题
(1)变式]酸雨是绿色植物的“刽子手”。
造成酸雨的主要物质是( )
A.甲烷和氧气 B.氮气和氧气
C.一氧化碳和二氧化碳D.二氧化硫和二氧化氮
[答案]D
2.[1题
(2)变式]下列混合气体遇到明火不会发生爆炸的是( )
A.煤气、氧气B.天然气、空气
C.氢气、甲烷D.液化石油气、空气
[答案]C
3.[1题(3)变式]下列能源物质中,不会对环境造成污染,且具有良好发展前景的清洁能源是( )
A.煤B.氢气
C.天然气D.石油
[答案]B
4.[1题(4)变式]化石燃料不充分燃烧不但浪费能源,而且还会产生一种能与人体血红蛋白结合的有毒气体,它是( )
A.二氧化硫B.二氧化氮
C.一氧化碳D.二氧化碳
[答案]C
5.[1题(5)变式]钓鱼岛及附近海域蕴藏有大量的石油和天然气。
下列关于石油和天然气的叙述错误的是( )
A.天然气是混合物B.石油是可再生能源
C.石油是一种化石燃料D.天然气的主要成分是甲烷
[答案]B
6.[1题(6)变式]下列过程不是通过化学变化获得能量的是( )
A.利用炸药开山炸石B.利用煤燃烧发电
C.利用天然气燃烧做饭D.利用太阳能发电
[答案]D
7.[2题变式]汽车使用的燃料是________,它是________炼制的产品。
汽油的主要成分是碳氢化合物,据你推测汽车尾气中氮元素的主要来源是________________。
[答案]汽油(或柴油) 石油 空气中的氮气(或空气)
8.[3题变式]加强对空气质量的监测是保护环境的一项重要措施,下表是达州市一年四季空气质量监测的平均数据。
请你据表回答下列问题。
可吸入颗粒物(TSP)
氮氧化合物(NO2等)
二氧化硫(SO2)
空气质量级别
春季
88
40
44
Ⅱ
夏季
67
33
36
Ⅱ
秋季
90
46
54
Ⅱ
冬季
98
69
60
Ⅱ
(1)对达州市空气质量影响最大的指标是______________。
(2)空气质量最差的季节是________。
(3)你认为造成这种情况的原因是_________________________________(答一点即可)。
(4)可采取的有效防治措施是_______________________________________(答一点即可)。
[答案]
(1)可吸入颗粒物(或TSP)
(2)冬季 (3)冬季天气较冷,取暖所用煤的量增大 (4)使用和开发清洁燃料(或大量植树造林;提倡使用新能源等合理答案)
9.[6题变式]安徽省两淮地区煤炭资源丰富,瓦斯存在于煤层及周围岩层中,是井下有害气体的总称,主要成分是甲烷。
(1)请你写出甲烷完全燃烧的化学方程式:
__________________________。
(2)煤矿瓦斯爆炸有两个必要条件:
①瓦斯含量在爆炸极限的范围内;②__________________________。
(3)下表是常见三种气体的爆炸极限,请你据此判断:
可燃气体
爆炸极限(体积分数)
H2
4.0%~74.2%
CH4
5%~15%
CO
12.5%~74.2%
最容易发生爆炸的气体是________。
(4)下列图标中,与燃烧和爆炸无关的是________。
(5)某现代化的矿井采用了“低浓度瓦斯发电技术”,有效解决了矿区及周边地区的照明用电。
这种既采煤又发电联合生产的优点是______________。
[答案]
(1)CH4+2O2
2H2O+CO2
(2)②温度达到着火点
(3)H2 (4)B (5)节约能源(合理即可)
10.[7题变式]某无色气体可能由H2、CH4、CO、CO2中的几种组成。
将此混合气体通过过量的澄清石灰水,出现白色浑浊;将剩余气体导出,经干燥后点燃,罩在火焰上方的干燥烧杯内壁有水珠生成。
该混合气体的可能组成是( )
A.H2、CH4 B.H2、CO C.H2、CH4、CO D.CH4、CO、CO2
[答案]D
素材六 教材参考答案
[教材P136实验7-3·参考答案]
现象
生石灰固体逐渐溶解至消失
手的感觉
发烫(或烫手)
[教材P137讨论·参考答案]
利用化学反应放出的热量可以切割或焊接金属、驱动汽车、加热物质等。
[教材P139实验7-4·参考答案]
现象
化学方程式
(1)
烧杯内壁有无色液体产生
CH4+2O2
2H2O+CO2
(2)
澄清石灰水变浑浊
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
[教材P141讨论·参考答案]
关于我国化石能源多少年将被耗尽的问题,实际上受很多因素的影响,在这里只是从开采这一个方面来进行简单的估算,使学生对这个问题有一些感性的了解。
使其意识到节约能源、合理开发资源的重要性,并增强忧患意识。
[教材P141讨论·参考答案]
燃料燃烧时需要充足的氧气,当燃气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色,锅底出现黑色时,说明氧气(空气)量不足,燃气发生不完全燃烧,因此需要调节灶具或炉具的进风口,以增大氧气(空气)的进气量。
[教材P145讨论·参考答案]
氢气还不能作为燃料被广泛使用,其主要原因是:
在自然界中不存在大量的氢气,故需要人工制取,而其制取成本高、贮存困难,因此作为燃料暂时未能被广泛使用。
[教材P147练习与应用·参考答案]
1.
(1)D
(2)C (3)A (4)A (5)A (6)C
[解析]
(1)二氧化硫、二氧化氮这些气体在空气中反应后的生成物溶于雨水,会形成酸雨。
(2)具有可燃性的气体与空气混合后遇明火可能会发生爆炸。
(3)氢气燃烧只生成水,对空气无污染。
(4)煤气中毒指的是一氧化碳中毒。
(5)石油属于化石燃料,不是化工产品;石油是由多种沸点不同的有机物混合而成的;石油分馏可得汽油、柴油等多种化工产品;石油产品有多种用途,可用于发电等。
(6)化学反应伴随有能量变化,有的反应放热,有的反应吸热;燃烧放热,镁与盐酸反应不是燃烧反应也放出热量;人类利用的能量大部分是由化学变化获得的,但也有不是通过化学变化得到的,如风能、水能、潮汐能等。
2.汽油、柴油、车用乙醇汽油等 可燃冰
3.原煤中含有硫元素,冬天取暖大量烧煤产生二氧化硫,使空气中二氧化硫含量增多。
采取的措施有:
尽量减少含硫原煤的燃烧,使用新能源等。
4.不能。
可燃物的燃烧产物是二氧化碳和水,可燃物中一定含有碳、氢元素,还可能含有氧元素。
5.如果使用密度比空气小的燃料,如天然气等,则将报警器安装在墙的上面;如果使用密度比空气大的燃料,如液化石油气等,则将报警器安装在墙的下面。
[解析]当报警器与燃气接触时才能报警,安装报警器应与气体的密度结合。
6.通风、严禁烟火等;在矿井口及煤矿醒目的地方贴“严禁烟火”“禁止吸烟”等标志。
7.A.一氧化碳 B.甲烷 C.氢气
2CO+O2
2CO2
CH4+2O2
CO2+2H2O
2H2+O2
2H2O
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
8.煤 天然气
9.生石灰在保存过程中吸收空气中的水,发生反应放热而膨胀,导致塑料试剂瓶膨胀破裂;如果用其中的生石灰来做与水反应的实验,无法感觉到明显的放热现象,因为已经有部分氧化钙与水反应而变质了。
素材七 化学与生活
“石油”可以种出来吗?
能源危机正在威胁着世界。
据专家预测,现已探明的石油储量只能够开采50年,天然气只能开采60年,煤炭储量也只能够开采200年。
与此同时,世界能源需求将不可避免的大幅度增长。
面对这种供需矛盾的现实,各国科学家在开发利用新能源方面做出了不懈的努力,并取得了可喜的进步。
20世纪70年代,诺贝尔奖获得者──卡尔文教授在巴西发现了一种橡胶树。
这种树能够分泌出一种同石油非常相似的碳氢化合物,只要稍加提炼,即可当做石油使用。
在美国还有一种叫“黄鼠草”的植物。
这种野草经过人工杂交栽培之后,每公顷可以产油3000kg。
我国广东、福建一带有一种奇怪的光棍树,它的故乡在非洲,退化的叶子使它能够避免水分的散失,适应干燥的气候。
这种树的枝条是肉质的,里面含有一种奇特的白色乳汁,乳汁中碳氢化合物含量极高。
这种树很有可能提炼出石油。
石油不仅可以在陆地上种植,还可以在海洋中种植呢。
美国能源部和太阳能研究所利用生长在美国西岸的巨型海藻,已经成功提炼出优质“柴油”。
加拿大的科学家也进行了海洋种植石油的实验。
他们将一些特殊的细菌植入生长很快的藻类中,经过一定的化学处理后,产生了可作燃料的“植物石油”。
这和在漫长的地质过程中,细菌分解生物体的有机质,并将其加工成石油的过程基本相同,只不过科学家只用了几个月的时间,就完成了几百万年漫长的岁月所起的作用。
从植物中提取石油不会污染环境,因此,这种可再生能源有着“绿色能源”之称,具有广阔的发展前景,而且较之于开发核能和其他能源,绿色能源要便宜和安全的多。
所以种植能源的研究和开发受到了科学家们的青睐。
由于技术还不完善,种植能源目前仍处于试验阶段,但我们有理由相信,在不远的将来,一种无污染、高效的新型源将出现在人们的生产和生活中。
素材八 能力培优
【培优训练题】
1.(山西初赛)扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾,不会留下任何痕迹而使物品损坏,最适宜的灭火器是()
A.高压水枪B.二氧化碳灭火器C.干粉灭火器D.水基型灭火器
2.(长春初赛)氯化铵固体受热分解为氨气和氯化氢两种气体,此过程需要不断吸收热量,两种产物均不支持燃烧。
舞台上的幕布常用浓氯化铵溶液浸泡,可起到防火的作用。
试分析此幕布能够防火的两点原理:
(1);
(2)。
3.(海南初赛)如下图所示,为了让水中的白磷燃烧起来,小明通过导气管用嘴向水中吹气,结果白磷没有燃烧。
请回答:
(1)白磷未能燃烧的原因:
。
。
(2)设计使白磷燃烧的一种方法:
。
4.(黑龙江初赛)大庆油田对我国经济建设起到了重要的促进作用。
在油田中,有的时侯会发生一些较大的火灾,这个时候灭火人员会用炸药在大火上方爆炸或者选择液态氮来灭火。
请简述两者灭火原理?
分析两种灭火方法中,哪一种方法较快,原因是什么?
【情景创新题】
5.(原创题)2012年8月23日早上6时18分,广东省佛山市盛丰陶瓷有限公司(三水分公司)综合大楼发生火灾,据调查,该综合楼为4层钢筋混凝土结构,单层面积1100m2,火灾过火面积为4400m2。
此次火灾造成15人死亡,1人重伤,其中12人在火灾中死亡,2人跳楼死亡,1人医治无效身亡,火灾于8时20分被扑灭。
请回答下列问题:
(1)下列标志不属于消防安全标志的是。
(2)综合大楼的下层起火时,火势凶猛无法扑灭时,下列逃生措施中正确的是。
①沿楼梯迅速下楼②匍匐前进,寻找安全出口③封闭门窗④迅速转移到阳台,用绳子下坠⑤跳楼⑥用湿毛巾堵住口鼻
A.①②⑤⑥B.③④⑤⑥C.①②④⑥D.②③④⑥
(3)消防官兵用水枪向火区喷水灭火,其原理是。
A.降低可燃物的着火点B.使温度降低到可燃物着火点以下
C.使可燃物与空气隔绝D.水能分解出不能助燃的物质
(4)发现火势较大,有蔓延的可能,应马上打什么电话号码报火警。
(5)火灾被扑灭后,消防人员发现事故大楼采用的是敞开式的楼梯间,中间没有设置任何防火门等防火设施。
请分析安装防火门作用是。
参考答案
1.B解析:
液态二氧化碳汽化吸热使周围环境温度降到可燃物着火点以下,达到灭火目的,同时灭火时不会留下任何痕迹,不会损坏物品。
2.
(1)氯化铵分解需要吸收热量,使温度降到幕布着火点以下
(2)氯化铵分解得到两种气体不支持燃烧,使幕布与空气隔绝
解析:
氯化铵能够灭火根据题给信息从化学角度分析可知:
一是氯化铵受热分解需要吸收大量热,导致周围环境温度降到幕布着火点以下;二是氯化铵分解产生气体不具有可燃性,从而使周围空气与幕布隔绝。
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