化学九年级上册（2024）化石能源的合理利用教学设计

这是一份化学九年级上册（2024）化石能源的合理利用教学设计，共7页。教案主要包含了素养目标，教学重点，教学难点，教具准备，课前预习，教学过程，特别提醒，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
第1课时 化石能源的利用
【素养目标】
1.了解化学反应中的能量变化，知道化学反应中的能量变化对人类生产、生活的重要作用。
2.知道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；同时，了解化石能源的不可再生性，认识合理开采和节约使用化石能源的重要性。
3.知道石油炼制出的几种主要产品及其用途，认识燃料充分燃烧的重要性。
4.通过对化石能源的形成、使用年限，以及化石能源对人类所起的重要作用的了解，使学生认识到合理开发化石能源的重要性，培养节约利用资源的意识。
【教学重点】
1.了解化石能源的形成过程和不可再生性。
3.认识化石能源对人类所起的重要作用。
4.知道石油炼制的几种主要产品及用途。
【教学难点】
1.培养学生独立思考、加工信息的能力。
2.拓展性课题“煤和石油的综合利用”。
【教具准备】
多媒体设备，干燥的烧杯，试管，小烧杯，试管架，贮气瓶，酒精灯，胶头滴管，玻璃片，镊子，CH4气体，澄清石灰水，。
【课前预习】
1.三大化石能源是煤、石油和天然气，是不可再生能源。（1）煤主要含有碳元素。（2）石油主要含有碳、氢元素。（3）天然气的主要成分是甲烷。
2.煤的干馏是化学变化。石油的分馏是物理变化
【教学过程】
一、新课导入
从最早使用的柴草，到煤、石油和天然气，发展至今天，我们日常生活中使用的燃料经过了多次变迁，也出现了许许多多的新型燃料。这节课我们就来学习能源和燃料。
二、进行新课
知识点1 化石能源的利用
（1）煤和石油
［过渡］目前，人类利用的能量大多来自化石能源，如煤、石油和天然气等。这些化石能源及其加工后的产品常被用作燃料，因此化石能源也被称为化石燃料。
［讨论］讨论或思考：
①你家中做饭、洗浴等使用什么燃料？
②汽车、轮船、飞机、拖拉机等使用什么燃料？
③炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？
［讲解］通过讨论，我们知道常见的燃料有：煤、液化石油气、天然气、汽油、柴油、柴草、酒精等。在这些燃料里，有些是可以再生的，比如：柴草和酒精。而有些燃料是不可再生的，比如：煤、石油和天然气。煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。它们作为重要的能源，在我们的现代生活中起着很重要的作用。
［提出问题］化石燃料是怎么形成的？为什么说它们是不可再生能源？如何开采炼制？有哪些性质用途？
［视频播放］煤、石油的形成过程、开采炼制、性质用途的短片。
［阅读讨论］
［讨论1］①煤是纯净物吗？那它含有哪些元素？②你知道煤作为燃料的原理是什么？
［回答］①是混合物；煤主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O等元素以及无机矿物质（主要含硅、铅、钙、铁等元素）。
②原理是利用碳元素和氧反应放出热量。
［讨论2］①石油可直接用作燃料吗？石油产品中有哪些是常用燃料？
②煤气泄漏会造成什么危害？使用灌装液化石油气在安全上应注意什么？
［回答］①不能！石油中除了含C、H元素外，还含C、O、N等元素。如果把石油作燃料的话，石油会燃烧不充分，不仅会造成浪费，还会生成大量的黑烟和含S、含N等有害气体。汽油、煤油、柴油、石蜡等都是常用的燃料。石油炼制的部分产品和主要用途：见课本第170页图7-15。
②危害：危害到人体和财产的安全；注意：使用罐装液化石油气在安全上应注意不能加热，不能猛烈撞击，使用完后要及时关闭，液化石油气罐要定期检修等。
小组问题讨论：
常用的燃料有哪些？
（煤气、液化气、煤、汽油、柴油、天然气、电能、太阳能……）
[知识拓展]
液化石油气是一些城镇家庭使用的一种燃料。是石油化工的一种产品，其主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的。
［归纳］煤和石油的比较
［注意］
①煤的干馏属于化学变化，生成了新物质。石油的蒸馏属于物理变化，没有新物质生成。
②煤气是混合物，主要成分有氢气(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及其他气体，可用作生活燃气和化工原料。
③罐装“煤气”不是煤气，而是液化石油气，这是石油化工的一种产品，其主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物质。
［提问］煤和石油除了作为燃料以外，还有其他用途吗？请同学们阅读课本P170“资料卡片”。
［讲解］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”。
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，焦炉气则是重要的燃料，煤焦油是重要的化工原料。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。这样煤就能被综合利用了。
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、医药、洗涤剂等。
（2）天然气
［过渡］刚才我们学习了煤和石油的综合利用，接下来我们学习天然气的有关知识。
［视频播放］天然气的开采及燃烧利用。
［讲解］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。
［思考］①观察甲烷是什么颜色？什么状态？
②甲烷在水中的溶解性如何？
③甲烷的密度和空气比较起来怎么样呢？
［回答］①甲烷是无色气体。
②甲烷极难溶于水。
③甲烷的密度比空气的小。
方法点拨：
可再生能源与不可再生能源的区分：可再生能源是指在一定时间内可以再生的、持续利用的一种能源，如水能、太阳能、风能、乙醇等；不可再生能源是指经过亿万年形成的、短期内无法再生的能源，如煤、石油、天然气等。
［设问］根据甲烷的这些性质，我们可以用哪些方法收集甲烷气体？
［回答］可以用排水法收集，也可以用向下排空气法收集。
［总结］甲烷的物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
［活动探究］请同学们注意按照课本P171［实验7—2］进行实验，做一做甲烷的燃烧实验（强调点燃前先验纯！）。探究内容如下并思考：
①在实验结束后，烧杯上出现了什么现象？
②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？
③在实验开始时，点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？
④在实验中烧杯的条件“干燥”是实验成败的关键吗？为什么？
⑤这个实验说明甲烷含有哪些元素？
⑥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］
巡视时及时纠正学生的错误操作，学生思考讨论后与教师一起总结归纳。
［结论］①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］②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。
［结论］③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］煤矿的矿坑里经常有甲烷逸出，由此，同学们想到了什么呢？
［回答］煤矿里必须采取通风设施；煤矿里一定要严禁明火。
［结论］④“干燥”是这个实验成败的关键。“干燥”便于判断是否有水滴生成。
［结论］⑤这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。
［结论］⑥甲烷是由碳、氢元素组成的化合物，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。甲烷的燃烧：［设问］你们知道还有哪些地方存在甲烷气体吗？
［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使用的燃料问题。
［视频播放］沼气的制取和利用。
［讲解］在我国农村利用沼气，不仅可以解决生活使用的燃料问题，还能综合治理环境卫生问题。
【特别提醒】
天然气的主要成分是甲烷，甲烷是一种无色、无味、极难溶于水的气体，具有可燃性，与空气的混合物遇火可能会发生爆炸，因此在点燃甲烷前，应检验其纯度。
[知识拓展]
沼气的主要成分也是CH4，秸秆、杂草，人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可以产生甲烷，属于可再生能源。农村生产沼气的优点：a.解决农村的燃料问题；b.改善农村的环境卫生；c.提高肥料的质量。
二、进行新课
（3）合理利用与开发化石能源
［过渡］人们目前所消耗的能量主要来自化石能源。然而，化石能源要经过数百万年才能形成。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？
［讨论］估算大约多少年后我国的石油、天然气和煤将被耗尽？填表(教材P173页“思考与讨论”)，并谈谈你对化石能源的使用与开发的看法。
［小结］不算不知道，一算吓一跳。化石能源用不了多久就耗完了。因此，我们一方面要合理开采、节约使用化石能源，另一方面还要研究和开发新能源。
［介绍］目前，人类通过化学反应获得的能量，大多来自于化石能源，而化石能源资源是有限的。所以我们要节约化石能源，从生活中的点滴做起，减少能源消耗，同时寻找化石能源的代替品。
［过渡］就在人们担心化石能源将被耗尽时，科学家发现海底蕴藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰，其主要成分为甲烷水合物。
［视频播放］可燃冰
［讲解］海底埋藏着大量可燃烧的“冰”－－可燃冰。可燃冰是在高压和低温条件下形成的，主要成分是甲烷水合物，具有热值高、储量巨大等优点，有望成为未来新能源。但如果开发和利用不当，有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。2017年，我国在南海神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，创造了产气时长和产气总量的世界纪录。整个试采过程未对周边大气和海洋环境造成影响，这对保障能源安全、优化能源结构具有重要意义。
【课堂小结】
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，不得不考虑如何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，煤经过汽化或液化而取得的热效益高于直接燃煤。同理，石油一般也不直接燃烧，推进化石能源的清洁高效利用具有重要意义。
【板书设计】
课题2化石能源的合理利用
第1课时 化石能源的利用
1.化石能源：由古代生物的遗骸经一系列复杂变化形成的，是不可再生能源。
2.煤、石油、天然气
煤石油天然气
组成主要含有碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素主要含有碳和氢两种元素主要成分是甲烷（CH4）
物质类别混合物
用途“工业的粮食”，重要的能源、化工原料“工业的血液”，重要的能源、化工原料清洁能源，化工原料
3.煤的干馏：将煤隔绝空气加强热分解或与其他物质反应，得到焦炉煤气、焦炭、煤焦油等（化学变化）。
石油的分馏：将石油加热并使用催化剂炼制，再利用各成分沸点不同进行分离，得到多种燃料和化工原料。
【课堂小结】
这节课，我们认识了当今世界的三大化石能源，通过分组设计实验，亲身感受到化学反应中能量的变化，并且学习讨论了燃料充分燃烧的现实意义，切身体验到节能的重要性。
【布置作业】
完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
第2课时 降低化石能源的利用对环境的影响
【素养目标】
1.了解化石燃料对环境的影响。
2.认识使用和开发清洁燃料及各种新能源的重要性。
3.运用模拟实验，认识酸雨的危害。
4.逐步培养学生用辩证的眼光看“燃料”的燃烧。
【教学重点】
1.培养学生独立思考、加工信息的能力。
2.拓展性课题“煤和石油的综合利用”。
【教学难点】
1.逐步培养学生对现有资料进行分析的能力。
2.提高学生综合应用的能力。
【教具准备】
多媒体课件、烧杯、“模拟酸雨水”、树叶、镁带、大理石。
【课前预习】
1.化石燃料对环境的影响，煤燃烧时会排出SO2、NO2等污染物，这些气体溶于雨会形成酸雨。
2.乙醇俗称酒精，其化学式为C2H5OH，它在空气中燃烧的化学方程式为C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O。
3.最理想最清洁的燃料是氢气，实验室制取H2的化学方程式为Zn+H2SO4==ZnSO4 + H2↑。
4.化石燃料是人类生产、生活的主要能源，人们开发的新能源有太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等。
【教学过程】
一、新课导入
［展示］多媒体展示化石能源在人类生活中的用途，及岩石被腐蚀，雾霾，森林被破坏等燃料燃烧造成的环境影响的图片。
［新课引入］燃料的使用，给人们的生活带来了很多方便，但是燃料的使用正如一把双刃剑一样，在带给人类方便的同时，也给环境造成了不良的影响。今天就来了解使用燃料对环境的影响，学习如何降低化石能源的利用对环境的影响相关知识。
二、进行新课
知识点1使用燃料对环境的影响
［提问］三大化石燃料是什么？煤中含有哪些元素？煤燃烧后会生成什么物质？
［回答］煤、石油、天然气是三大化石燃料。煤中主要含碳元素，此外还含有少量的H、S、N、O等元素。煤的燃烧会产生的空气污染物主要有CO、SO2、NO2、烟尘等。
［设问］我们知道煤燃烧会产生SO2、NO2等气体污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水中，会形成酸雨，那么酸雨会对我们的生活环境造成什么影响呢？
［实验探究］教师引导学生分组完成酸雨危害的模拟实验。
酸雨危害的模拟实验
［现象］（1）无现象；植物叶片(或果皮)都变色。
（2）无现象；有气泡冒出，镁条或锌粒逐渐变小。
（3）无现象；有气泡冒出。
［讨论］比较上述实验，试说明酸雨对环境和人类等造成了哪些危害呢?
［回答］（1）酸雨引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动植物的生长。
（2）它能破坏土壤、植被、森林。
（3）酸雨对金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料都有腐蚀性。
（4）酸雨渗入地下，可能引起地下水酸化。
（5）对人体的健康有直接的危害，硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部组织，引起肺水肿等疾病而使人致死。……
［讨论］我们生活的家园——地球，她在流泪，她在滴血，她的儿女们不能坐以待毙。那我们应该采取怎样的措施来保护她呢?
［回答］（1）减少人为排放的污染物。
（2）减少煤中的含硫量，对煤炭中的硫资源进行合理的开发和利用。
（3）改进设备，使燃料充分燃烧；增加催化净化装置，使有害气体转化成无害气体。
（4）使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。
（5）开发新能源。
……
［观察讨论］在城市市区内几乎不使用煤作燃料，可我们的生活环境为什么也会如此恶劣？这是如何造成的？
[知识拓展]
一般把pH（酸碱度）＜5.6的雨水称为酸雨，酸雨包括雨、雪、雾、雹等降水过程。要防治酸雨，最主要的是减少人为排放的污染物,人为排放的SO2主要来自含硫煤的燃烧，因此在煤的燃烧过程中，常采用排烟脱硫技术，回收二氧化硫。
［回答］城市的空气污染主要是由汽车尾气造成的。汽油和柴油作为多数汽车的燃料，它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物，严重威胁着我们的健康。
［阅读］阅读课本P173-174内容，思考化石能源的使用对环境造成的影响。
［归纳］煤燃烧时产生二氧化硫、氮的氧化物等污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨；汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等，会随尾气直接排放到空气中，造成污染；大量化石能源燃烧释放的二氧化碳会弓|起温室效应加剧，导致全球变暖；等等。
［提问］那么我们应该怎样降低化石能源的利用对环境的影响呢？
［回答］在使用化石能源时，可以通过提高燃料质量和改进使用技术来减少空气污染物的排放；推广使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备；用天然气代替煤；改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车。
知识点2 开发新能源
［过渡］随着能源消耗量的增长，化石能源对环境的影响越发突出。同时，人类巨大的能源需求也使化石能源面临枯竭的危险。因此，开发和利用新能源已成为人类的迫切需求。而氢气作为能源，正在受到越来越多的关注。
（1）氢气
［设问］你对氢气作为一种清洁燃料的认识有哪些？氢能源有哪些优点？目前未广泛使用的原因有哪些？
［讲解］氢气本身无毒，完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍或同质量汽油的三倍，且燃烧后的产物是水，不会污染空气，也不会向大气排放二氧化碳。
工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。目前，由于氢气大量制取和储运成本较高，氢气在生产和生活中还未能广泛应用。随着科技的发展，氢能源的开发和利用已取得很大进展，氢气将可能成为主要的能源之一 。
［布置任务］电解水可以制取氢气。但在实验室里，我们常用锌与稀硫酸反应来制取氢气，请反应的化学方程式。
［生］Zn+H2SO4==ZnSO4+H2。
［提问］课本P175实验室里制取氢气的简易装置中反应装置和收集装置分别是什么类型呢？
［回答］反应装置：固液常温型；收集装置：排水法装置、向下排空气法装置。
［延伸］也可设计如下制取装置，如上图所示。此装置的优点：使反应随时发生，随时停止。
[知识拓展]
为了减少汽车尾气对空气的污染，主要采取以下措施：a.改进发动机的燃烧方式，使汽油能充分燃烧。b.使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。c.使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。d.加大检测尾气力度，禁止未达环保标准的汽车上路。e.改用压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）作燃料，以减少对空气的污染。f.在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可适当节约石油能源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。
二、进行新课
（2）新能源
［提问］现代社会对能量的需求量越来越大，化学反应提供的能量已不能满足人类的需求。我国各地区及世界各国也都在利用和开发新的能源。你知道有哪些能源是可被人类利用的吗？
［回答］正在利用和开发的新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。
［拓展讲解］乙醇是一种清洁能源。乙醇俗称酒精，它是无色透明，具有特殊气味的液体。乙醇还容易挥发，能与水以任意比互溶，而且还是一种优良的有机溶剂。
乙醇的成分里含有碳、氢、氧三种元素，它的化学式是C2H5OH。乙醇是以高粱、玉米和薯类等为原料，经过发酵、蒸馏而制得，是可再生能源。
车用乙醇汽油：将变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而成的，其优点是：①节省石油资源；②减少汽车尾气的污染；③促进农业生产。
［延伸］在街上吃火锅时，有的火锅下面燃烧的是一种外观类似于冰的一种物质，它真的是冰吗?
［回答］不是，这种类似于冰的物质其实是一种固体酒精。
［补充］从这个实例中我们可以看出乙醇同样有着三态变化。由于乙醇燃烧时能放出大量的热，所以它被用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。
［小结］这些能源的利用，不但可以部分解决化石燃料面临耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。希望同学们将来长大了，能将自己所学知识应用到开发和利用更理想更实用的清洁能源方面，为人类生活质量的进一步提高作出自己的贡献。
【板书设计】
课题2 能源的合理利用
第2课时 降低化石能源的利用对环境的影响
1.使用燃料对环境的影响
（1）煤燃烧时产生二氧化硫、氮的氧化物等污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨；
（2）汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等，会随尾气直接排放到空气中，造成污染；
（3）大量化石能源燃烧释放的二氧化碳会弓|起温室效应加剧，导致全球变暖；等等。
2.降低化石能源的利用对环境的影响的措施
（1）通过提高燃料质量和改进使用技术来减少空气污染物的排放；
（2）推广使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备；
（3）用天然气代替煤；
（4）改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车。
3.开发新能源
（1）氢气：无毒，完全燃烧放出的热量高，燃烧后的产物不污染空气。但大量制取和储运成本较高，在生产和生活中还未能广泛应用。
（2）其他能源：太阳能、风能、地热能、潮汐能，核能和生物质能。
【特别提醒】
在化石燃料中，天然气是比较清洁的燃料。
要点提示：
乙醇汽油是10%的乙醇和90%的汽油掺和而成的混合物。由于乙醇中含碳量低且不含S、N等元素，因此，具有燃烧产生的有害气体少，节省石油资源，促进农业生产等优点。
【课堂小结】
通过这节课的学习，我们知道，在人类利用燃料的同时，也给人类所赖以生存的环境——地球，带来了极大的危害。作为地球人类的一员，我们应该团结起来保护我们的家园，努力学习，投身于现代化建设中。
【布置作业】
完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。