人教版九年级化学上册《7.2化石能源的合理利用》教学设计

第页人教版九年级化学上册《7.2化石能源的合理利用》教学设计一、知识目标1.了解化石能源（煤、石油、天然气）的种类、组成及特点。知道甲烷的可燃性和主要用途。2.了解煤的干馏和石油分馏等综合利用方式，认识化学在能源合理利用与开发中的重要作用。3.了解降低化石能源利用对环境影响的方法和措施，知道氢能等新能源的特点及开发新能源的意义。二、核心素养目标1.化学观念：从宏观上认识化石能源的种类和用途，从微观上理解其组成和燃烧产物对环境的影响。2.科学思维：通过分类、归纳（如煤、石油、天然气的成分和用途等），了解化石能源及其对环境的危害，理解新能源开发对社会发展的重要性，形成批判能力和创新意识。3.科学探究与实践：调查家用燃料的变迁，分析其中的原因和动力，并对燃料利用过程中的社会问题（如环境污染、资源短缺等）提出相应的解决方案。4.科学态度与责任：通过对化石能源储量和使用情况的分析，增强节约能源和保护环境的意识，培养对社会可持续发展的责任感。一、教学重点1.化石能源的利用及综合利用方式。2.甲烷的性质和用途。3.降低化石能源对环境影响的措施。二、教学难点1.理解煤的干馏和石油分馏的原理2.认识开发新能源的重要性和面临的挑战。本节教学内容出自人教版2024年九年级化学上册第七单元课题2《化石能源的合理利用》。该内容是在学生学习了燃烧与灭火等知识的基础上，对能源相关内容的进一步探究，在教材中起着承上启下的作用。它不仅是对之前化学知识的应用，也为后续学习新能源的开发与利用等内容奠定基础，有助于学生构建完整的化学知识体系。教材围绕化石能源的合理利用展开，首先介绍了化石能源的种类、组成及特点，包括煤、石油和天然气，详细阐述了它们的综合利用方式，如煤的干馏、石油的分馏等，让学生认识到化学在能源利用中的重要作用。接着通过实验探究甲烷的燃烧，加深学生对天然气性质的理解。然后分析了化石能源利用对环境的影响，如酸雨、温室效应等，并提出了相应的解决措施，引导学生树立环保意识。最后引入新能源的概念，介绍了氢能、太阳能等新能源的特点和应用，激发学生对新能源开发的兴趣。九年级的学生已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能，对燃烧、化学反应等概念有了初步的认识，但对于能源的综合利用和环境影响等问题的理解还不够深入。在思维方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的实验现象比较感兴趣，但在分析和解决复杂问题时，还需要教师的引导和启发。在生活经验上，学生对化石能源有一定的了解，如知道煤、石油、天然气是常用的能源，但对于它们的具体成分、形成过程和综合利用方式并不清楚。而且学生在日常生活中已经接触到了一些能源利用带来的环境问题，如雾霾、酸雨等，但缺乏对这些问题的深入思考和解决方法的探究。基于以上学情，在教学过程中，教师应充分利用实验、图片、视频等多种教学手段，将抽象的知识形象化，激发学生的学习兴趣。同时，要引导学生积极参与讨论和探究活动，培养他们的分析问题和解决问题的能力，帮助学生树立正确的能源观和环保意识。教学环节一新课导入【引导学生讨论】同学们，上节课我们学习了燃料的燃烧，燃烧过程中会释放出能量，供应人类的生产与生活。而燃烧过程中所谓的可燃物，就是我们日常所说的能源，我们的衣食住行都离不开能源。现在请大家分组讨论一下，说一说你们在生活中都用到了哪些能源。（给学生几分钟时间进行小组讨论，然后请小组代表发言，学生可能会提到柴火、煤球、液化石油气、天然气等）【展示能源结构示意图】大家说得都很全面。从大家的发言中我们可以看出，能源和我们的生活息息相关。接下来，老师给大家展示一张2020年中国能源结构示意图（展示课件中的示意图）。从这张图中我们可以看到，煤、石油、天然气在我国能源结构中占据着重要的地位，它们被称为三大化石能源。【引入古代能源利用】其实，人类利用化石能源的历史非常悠久。我国古代著作《天工开物》中就有对煤炭开采和利用的记载：“凡煤炭普天皆生，以供锻炼金石之用。”这说明在古代，人们就已经开始利用煤炭来进行生产活动了。【提出问题】看到这些古代和现代对化石能源的利用，大家有没有想过，这些化石能源是如何形成的？它们有哪些特点和用途？在利用化石能源的过程中，又会对环境产生哪些影响呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的学习——化石能源的合理利用。设计意图1.激发学生兴趣：通过让学生讨论生活中常见的能源，调动学生的生活经验，激发他们的表达欲望和学习兴趣，使学生主动参与到课堂中来。2.联系实际与历史：展示能源结构示意图，让学生直观地了解化石能源在我国能源体系中的重要地位。引入古代对化石能源的利用记载，将化学知识与历史文化相结合，增加了知识的趣味性，培养学生对传统文化的认同感。3.引发思考，导入新课：提出关于化石能源形成、特点、用途以及环境影响等问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。教学环节二化石能源的利用活动一：认识煤和石油【情境引入】化石能源是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。下面我们就从化学角度出发，了解煤和石油的组成及特点。【学生活动】请同学们带着下面的问题阅读教材P169-170。【问题】从物质分类的角度分析，煤、石油属于哪类物质？煤、石油分别由哪些元素组成？在现代社会，煤、石油除了作燃料，还有哪些应用？【设计意图】通过学生自主学习，让学生初步认识煤和石油的组成及应用。【师生活动学生：自由发言，分享自己所知道的关于煤、石油的信息。教师讲解：（1）煤是复杂的混合物，主要含C，还含H、S、N、O等，是不可再生能源，可作燃料。煤隔绝空气加强热，会发生化学变化，得到焦炭、煤焦油和煤气。焦炭是冶金工业的重要原料，煤焦油是重要的化工原料，煤气的主要成分是H2、CH4、CO等，可作为生活燃气。（2）石油又称原油，属于混合物，主要含C和H，也是不可再生能源。石油通过加热炼制等方法，利用各成分的沸点不同进行分离，得到液化石油气、汽油、煤油、柴油等多种燃料和化工原料，使石油得到综合利用，这个过程发生的是物理变化。石油炼制得到的液化石油气是一种常用的家用燃料，但是它易燃易爆，其钢瓶内压强较大，使用时要注意安全。另外，石油的还能用于生产合成纤维、塑料、油漆等。教师展示煤、石油的实物标本或图片，让学生更直观地认识它们。【设计意图】通过生活实例引入，激发学生的学习兴趣，让学生从生活经验出发，逐步了解化石能源的种类和基本特点，培养学生的自主思考和表达能力。活动二：认识天然气【情景引入】有石油在的地方一般就有天然气。天然气主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的成分是甲烷（CH4）。【图片展示】家用燃气灶使用天然气的图片和《天工开物》中记载的利用天然气熬制井盐的示意图。【教师讲解】在我们的生活中，天然气是一种常用的能源，同时我国是最早利用天然气的国家。大家在使用天然气时，有没有想过它是一种什么样的物质，有哪些性质呢？【实验探究】甲烷的燃烧实验，提醒学生点燃CH4前需验纯。【实验现象】甲烷燃烧，产生蓝色火焰，放出热量；烧杯内壁出现无色液滴；烧杯中澄清的石灰水变浑浊。【师生活动】教师引导学生根据实验现象得出实验结论：甲烷具有可燃性；燃烧后有H2O和CO2生成，说明甲烷中含有氢元素和碳元素。并写出化学方程式CH4+2O2EQ\*jc2\*hps10\o\ad(\s\up9(点燃),===)CO2+2H2O。【补充讲解】（1）沼气：池沼中产生的沼气的主要成分是甲烷。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就会产生沼气，可用作燃料(如图)。（2）可燃冰：海底埋藏着大量的可燃冰，可燃冰是甲烷水合物，具有热值高、储量巨大的特点，是未来新能源。但吐过开发利用不当，有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。【设计意图】通过实验和实例，让学生直观地了解天然气的性质和利用，培养学生的观察能力和分析能力，同时让学生了解新能源的发展前景，激发学生的学习兴趣。【思考与讨论】如果按下表所示的化石能源储量和年产量，估算大约多少年后将可能没有可开采的煤、石油和天然气。在图中表示你的估算结果，并谈谈你对化石能源使用与开发的看法。化石能源储量年产量煤2079亿吨41.3亿吨石油36.89亿吨1.99亿吨天然气63393亿立方米2075.8亿立方米【学生活动】分组完成任务，进行结果阐述并发表看法。【对应训练】（2025·陕西）人类社会的发展离不开能源。下列不属于化石能源的是（）A．石油 B．煤 C．天然气 D．氢能【答案】D教学环节三降低化石能源的利用对环境的影响活动一：了解化石能源利用对环境的影响及防治措施【情景引入】化石能源的广泛使用大大改善了人类的生活，推动了经济发展和社会进步，而化石燃料的燃烧，给人类提供能量的同时，也给人类生存的环境带来了污染，温室效应的增强、空气质量的日益下降都与化石燃料的利用有着密切的联系，化石燃料的利用为什么会造成如此严重的环境问题呢？请同学们根据三种化石燃料的组成分析其燃烧后的产物，再联系分析其造成的环境问题。【学生活动】根据化石能源的元素组成特点，分析煤、石油、天然气燃烧的产物。【总结】（1）化石燃料的主要组成是碳元素，其充分燃烧会产生大量的CO2，燃料燃烧不充分，还会产生CO等。（2）化石燃料中还含有氢元素，燃烧生成水。（3）化石燃料的杂质中含有硫元素，燃烧时产生空气污染物SO2。（4）化石燃料的杂质中含有氮元素，燃烧时产生空气污染物NO2、NO。（5）未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。【问题】化石燃料燃烧后产物的物质排放到大气中会产生哪些环境问题？这些问题应如何避免？【学生活动】阅读教材P173-174，了解化石能源在使用过程中产生的环境问题并给出相应的解决措施。【总结】（1）煤燃烧时排放出SO2、NO2等，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。酸雨对建筑物、金属制品、土壤、森林等都有破坏作用。使用脱硫煤可以减少SO2的排放，或使用天然气等较清洁能源可以降低污染物的排放。（2）以汽油或柴油为燃料的多数是汽车，它们燃烧时会生成一些未完全燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物、烟尘和一氧化碳等，随汽车尾气直接排放到空气中会造成空气污染。改进汽车发动机可以减少尾气中有害物质的排放，或开发新能源以减少对化石能源的依赖。（3）化石燃料燃烧时排放大量的CO2等污染物，会加剧“温室效应”，导致两极冰川融化，海平面上升等。开展低碳行动是我们日常生活中就可以践行的措施，另外开发新能源以减少对化石能源的依赖。活动二：认识新能源【教师引导】有一种新能源被称为是清洁、高能燃烧，它就是氢气。现阶段氢能已在发展利用阶段。如氢能源汽车，它主要应用的电池就是氢燃料电池，氢能也是航空动力之一，航空运行中利用电解水产生的氢气作燃料。【学生活动】交流讨论：为什么说氢气是一种理想的清洁、高能燃料呢？【总结】氢气本身无毒、极易燃烧、放热量高、燃烧产物是水，无污染，且可通过电解水制取氢气，原料来源广泛。2H2+O2eq\o(=,\s\up7(点燃),)2H2O【讲解】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。【补充讲解】工业生产中，氢气可以通过电解水制得，在实验室里常用锌粒和稀硫酸反应来制得，反应的化学方程式是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。【学生活动】根据氢气的制取原理和性质选择氢气的制取装置。【总结】锌粒和稀硫酸分别是固体和液体，反应条件为常温，所以用固液常温型发生装置，氢气密度比空气小，且难溶于水，不与水反应，可用排水法或向下排空气法收集。【图片展示】新能源的应用：太阳能充电站、太阳能路灯、太阳能热水器、秦山核电站、新疆达坂城风力发电站等。【讲解】除了氢能，人们开发和应用了各种清洁能源，如太阳能、风能、核能、地热能、水能和生物质能等，这些清洁能源的应用也越来越普遍。【图片展示】我国能源结构的变化趋势图。【总结】近年我国煤炭的使用量在逐渐降低，可再生能源，即清洁能源的占比逐年增大。为了早日实现碳达峰和碳中和，我国坚持贯彻绿色发展理念，促进能源消费结构不断优化，向清洁低碳方向转变。希望同学们在日常生活中也坚持低碳生活的理念，保护环境。【设计意图】通过讨论和讲解，让学生了解降低化石能源利用对环境影响的方法和措施，培养学生的创新思维和解决问题的能力，同时让学生了解新能源的发展前景，激发学生对科学技术的兴趣。【对应训练】发射“嫦娥六号”的火箭用到了无污染的高能燃料，该燃料最有可能是（）A．液氢 B．液氧 C．煤油 D．酒精【答案】A课题2化石能源的合理利用一、化石能源的利用1.煤：干馏→化学变化2.石油：分馏→物理变化3.天然气：CH4+2O2EQ\*jc2\*hps10\o\ad(\s\up9(点燃),===)CO2+2H2O二、降低化石能源的利用对环境的影响SO2、NO2、NO等→酸雨→使用脱硫煤、天然气CO、烟尘等→空气污染→改进汽车发动机、使用清洁能源CO2→温室效应加剧→低碳行动、开发新能源→氢能、太阳能、风能等氢能：2H₂+O₂EQ\*jc2\*hps10\o\ad(\s\up9(点燃),===)2H₂O，产物无污染，热值高，原料广1．我国古代著作《天工开物》中就有对煤炭开采的记载：“凡煤炭普天皆生，以供锻炼金石之用。”下列关于煤的说法正确的是（）A．煤燃烧是吸热反应B．煤在地球上的蕴藏量是有限的C．煤经过物理变化加工得到的气体燃料就是煤气D．煤是一种