跨学科综合实践专题9 调查家用燃料的变迁与合理使用-2024中考化学二轮

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1.项目的育人价值
燃料在生活中必不可少，“调查家用燃料的变迁与合理使用”项目，是针对化学与生活紧密相关，及化学与社会的发展而设计的。属于化学与生活领域的调查类实践活动，具有重要的现实意义。
该项目以调查家用燃料的变迁为基础，以各阶段主要家用燃料为研究对象，探究化学反应中的能量变化，化石燃料的利用及燃料对环境的影响，承载学生必做实验“燃烧条件的探究“，熔合数学、地理、道德与法治等课程相关内容，促进学生发展变化观、实验观、辩证观等化学观念，进一步构建”可持续发展“”系统与模型“等跨学科大概念。
该项目使学生置身于真实情境中，引导学生在多层次思考问题，发展科学、技术、工程融合解决实际问题的能力，强化社会责任、国家认同。
2.内容结构
“调查家用燃料的变迁与合理使用”项目涉及多个学科的内容：燃烧的条件、燃料完全燃烧的重要性、火灾的预防与应对是化学学科“物质的化学变化“学习主题的核心知识；化石燃料的储量与分布是地理学科的知识内容，了解燃料的变迁原因与相等政策和道德与法治课程的内容相关。
3.活动设计
以家用燃料变迁调查报告与燃料合理使用方案为项目作品，通过四个核心活动，让学生经历完整的通过社会调查解决实际问题的过程。
活动1：根据已有生活经验，从家庭与邻里家用燃料的变迁情况，推测家用燃料变迁过程。通过查阅相关资料了解常用燃料的特点。初步明确调查范围、调查对象，调查内容并进行实际调查。
活动2：寻找家用燃料的变迁的内在因素，从成本、使用便捷、来源分布、环境保护、安全性等角度进行探讨。聚焦物质燃烧的条件与充分燃烧的必要，明确合理使用燃料的必要性及使用燃料可能带来的安全与环境影响。
活动3：完善调查内容，从个人生活层次制定燃料合理使用方案。了解燃料相关国家政策与工程及国际合作项目，探讨政策与工程项目对家用燃料变迁产生的影响。根据家用燃料变迁的历程，综合考虑社会生活实际，对未来能源的特点进行猜测。
活动4：成果展示。汇报、展示家用燃料变迁调查报告与燃料合理使用方案。
4.实施建议
开展“调查家用燃料的变迁与合理使用”项目活动，建议紧密结合燃烧和灭火及燃料的合理利用与开发相关内容。该项目活动的实施需要5课时，其中活动
其中活动1、3、4各用1课时，活动2需要2课时（如已学习相关内容减少为1课时）。在教师的引导和组织下，学生进行项目任务拆解和活动规划、实验探究和模型建构、展示交流和总结反思等活动。
在实施过程中，教师要给学生提供对家用燃料变迁调查报告与燃料合理使用方案不断改进完善、展示交流的机会。分别从学科知识的角度以及科学、技术和社会发展相互作用的角度去对待该项目，教师要关注学生从个人经验到理性分析，再到系统认识，有针对性地给予引导和评价反馈。注意引导学生多方面考虑问题，认识燃料对人类生成、生活的重要意义，合理利用能源与开发新能源的必须性，可持续发展的重要性。
5.收集与整理分析
1．合理利用燃料，防止污染环境是可持续发展的重要方面。下列关于燃料的说法中，不正确的是
A．煤、石油和天然气都是可再生燃料B．氢气是没有任何污染的高能燃料
C．提供充足的氧气可使燃料燃烧更充分D．开发和利用太阳能、风能等可有效防止环境污染
2．燃料电池汽车是指以可燃物与助燃剂为原料，在电池装置中反应产生直流电，依靠电机驱动的汽车。下图是某氢氧燃料电池工作原理示意图，下列有关说法正确的是
A．在氢氧燃料电池发生的反应与电解水相同
B．参加反应的两种分子的质量比为2：1
C．氢氧燃料电池是一种环保型电池燃料电池反应器工作原理
D．该电池的燃料氢气来源广泛，价格低廉，易于储存
3．2022年北京冬季奥运会火炬将采用氢作为燃料、火炬燃烧罐以碳纤维材质为主，有科学家预测未来的10年世界将进入氢能源时代。固体MgH2作为一种储氢介质，遇水时可生成氢氧化镁并放出氢气。以下说错误的是
A．氢气是理想的清洁、高能燃料
B．碳纤维是一种新型的单质
C．MgH2中氢元素的化合价为-1价
D．MgH2与水反应的化学方程式为：
4．2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，顺利将探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅。
（1）火箭的芯一级和芯二级采用液氧液氢发动机，助推器采用液氧煤油发动机。用液氢做燃料的优点是________（答出一点即可）。
（2）“嫦娥五号”本身采用偏二甲肼（C2H8N2）、四氧化二氮（N2O4）发动机。四氧化二氮中氮元素与氧元素的质量比是________；偏二甲肼也是一种高能燃料，已知偏二甲肼与氧气反应的生成物为两种氧化物和一种单质，则该反应的化学方程式为________。
5．合肥郊区的农民将农作物秸秆粉碎后放在密闭的沼气池内发酵制沼气，发酵后的残余物可作肥料，沼气是一种清洁燃料，其主要成分是甲烷(CH4)。化学小组的同学围绕“秸秆主要由哪些元素组成”这一问题展开了以下探究活动。
【猜想与假设】秸秆中一定含有碳元素、氢元素和氧元素。
【结论与解释】依据化学反应前后元素的种类不变，同学们得出秸秆中含有C、H、O三种元素的结论。
【反思与评价】你认为同学们得出的结论是否正确并说明理由：__。
【拓展与应用】农村传统的处理秸秆方式是直接烧掉，试从环境、原料利用等方面说明将农作物秸秆制成沼气的重要意义是：___。写出甲烷在足量氧气中燃烧的化学方程式___。
探究步骤
实验现象
相关结论
用坩埚钳夹持一小段干燥的秸秆，点燃后伸入盛有氧气的集气瓶中
秸秆剧烈燃烧，火焰熄灭后观察到瓶壁_____
产物中有H2O
再向集气瓶中滴入少量_____
观察到有白色沉淀物
产物中有CO2
参考答案：
1．A
【详解】A、煤、石油、天然气都是化石燃料，均属于不可再生能源，符合题意；
B、氢气燃烧产物只有水，且燃烧值大，是没有任何污染的高能燃料，不符合题意；
C、提供充足的氧气，可使燃料与氧气充分接触，燃烧更充分，不符合题意；
D、开发和利用太阳能、风能等，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，可有效防止环境污染，不符合题意。
故选A。
2．C
【分析】根据氢氧燃料电池工作原理示意图可知，工作原理是氢气与氧气生成水，化学方程式为 。
【详解】A、在氢氧燃料电池发生的反应是氢气与氧气反应生成水，电解水是在通电条件下，水分解生成氢气和氧气，故A错误；
B、参加反应的氢分子和氧分子质量比为 ，故B错误；
C、氢气与氧气反应生成水，无污染，故氢氧燃料电池是一种环保型电池燃料电池反应器工作原理，故C正确；
D、氢气是气体，氢气有可燃性，故不易于储存，故D错误；
故选：C。
3．B
【详解】A、氢气燃烧产物是水，无污染，是最理想的能源，故选项说法正确；
B、碳纤维是含碳量高于90%的高新技术材料，属于混合物，不属于单质，故选项说法错误；
C、镁元素显+2价，MgH2中氢元素的化合价为-1价，故选项说法正确；
D、MgH2遇水时可生成氢氧化镁并放出氢气，反应的化学方程式为：MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2↑，故选项说法正确。
故选：B。
4． 环保，产物无任何污染 7：16
【详解】（1）①用液氢做燃料的优点是：环保，产物无任何污染，故填：环保，产物无任何污染；
（2）②N2O4中氮元素与氧元素的质量之比为：（14×2）：（16×2）=7：16，故填：7：16；
③偏二甲肼在氧气充分燃烧生成二氧化碳、水和氮气，反应的方程式为：，故填：。
5． 有无色液体 澄清石灰水 不正确，燃烧时氧气可以提供氧元素，不能证明秸秆中含氧元素 节约资源
【详解】[猜想与假设]
秸秆剧烈燃烧，火焰熄灭后观察到瓶壁出现水珠，说明反应生成了水；再向集气瓶中滴入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，说明反应生成了二氧化碳，故填：有无色液体；澄清石灰水。
[反思与评价]
同学们得出的结论不正确，这是因为氧气参加了反应，因此无法确定秸秆中是否含有氧元素，
故填：不正确，因为氧气参加了反应，因此无法确定秸秆中是否含有氧元素。
[拓展与应用]
将农作物秸秆制成沼气可以节约资源、减缓环境污染等；甲烷在足量氧气中燃烧生成水和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故填：节约资源，更环保；。