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本课题主要包括四个核心内容:化学反应中的能量变化、化石燃料的利用、使用燃料对环境的影响、能源的利用和开发。

1.三大化石燃料──煤、石油和天然气

     燃料

内容

石油

天然气

形成

古代生物(包括植物和海洋生物等)的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。

是否可再生能源

不可再生能源

主要成分

煤是复杂的混合物,主要含有碳元素,此外,还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。

从油井中开采出来的石油叫做原油,是一种黏稠状的液体。石油中主要含有碳和氢两种元素。

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(CH4)

综合利用

将煤隔绝空气加强热,使煤分解成许多有用的物质,如焦炭、煤焦油、煤气等。

煤气作为生活燃气,在一些城市被使用,它的主要成分为氢气(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)和其他气体等。

利用石油中各成分的沸点不同,用加热蒸馏的方法将它们分离,可得到不同的产品,使石油得到综合利用。

一些城镇的家庭用一种罐装液化石油气作燃料,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,通常也把池沼中的气体称为沼气。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可产生甲烷。

在我国农村,有些地方利用沼气解决生活用燃料的问题。

注意问题

将煤隔绝空气加强热,使煤分解的过程是化学变化。

石油的加热蒸馏是物理变化。

1)甲烷是一种无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气小。

2)点燃甲烷之前,一定要检验甲烷的纯度(与检验氢气方法相同)。

3)燃烧时,产生淡蓝色火焰,放出热量。燃烧的方程式(略)。

4)可在火焰上方罩一干冷的烧杯,检验甲烷中含有氢元素;然后再向烧杯中加入石灰水,检验甲烷中是否含有碳元素。

2.化石能源的合理利用与开发

1)化石能源的有限性

人类目前所消耗的能量主要来自化石能源,而化石能源的形成需要经过数百万年。资源是有限的,随着人们对化石能源的使用量日益增长,化石能源正越来越难以满足于人类的需求。

2)合理利用化石能源的途径(或方法)

一是节约能源。

二是提高燃料的利用率,其主要方法就是使燃料充分燃烧。燃料充分燃烧需要考虑的两个因素是──一个足够“多”,一个足够“大”,即:①燃烧时,要有足够多的空气;②燃料与空气要有足够大的接触面积。

3)科学家发现海底埋藏着大量可燃烧的“冰”──“可燃冰”,其中主要含有甲烷水合物。可燃冰将成为未来新能源,但目前在开采技术上还存在着困难。

教学中应该注意

1)本部分的知识目标要求并不高:知道化石能源的用途和化石能源的不可再生性;知道石油是由多种成分组成的混合物,了解通过石油的炼制可以得到液化石油气、汽油、柴油等产品。

2)帮助学生认识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这一情感目标的教学在本节课中应该占据重要地位。

3)学生对于三种化石能源也是非常熟悉的,所以教学中要结合学生的实际,充分发挥学生的主体作用进行教学。

教学片段 “理想能源”的辩论

环节二、辩论赛:煤、石油、天然气,谁是理想燃料?(1

【师】课下已经让同学们查阅了这煤、石油、天然气这三大化石燃料的相关资料,根据同学们的意见,我们已经分成了煤、石油、天然气三个辩论小组。我说一下要求:我们的辩论分为三个环节,首先每组同学先派一名代表陈述你们的观点,时间为1分钟;然后各组进入自由辩论的环节,时间为15分钟;最后各组再选出一名代表做最后的总结发言,时间1分钟。先给同学们1分钟的准备时间,将你们查阅的资料进行整理、交流,分工。(学生各组之间相互商量讨论,做准备。)

【师】现在我们就来展开辩论赛,说一说哪种能源是最理想的燃料?请各组先派代表先陈述你们的观点。

【“煤”组代表】对于大部分人来说,煤可以做什么?不仔细想的话,这根本就算不上是个问题,因为煤炭在我们生活周围最常见的,民用也好,工业用途也罢,不外乎就是点着了使用它的热量,用在生产、生活中的各个方面。人类最早使用的化石燃料就是煤,煤可以直接燃烧,因此煤是最理想的燃料。

【“石油”组代表】人们一般不直接用石油作燃料。直接燃烧石油太浪费,利用石油内组分沸点的不同,把它加热蒸馏而分开,称为分馏。石油经过加热分馏就得到石油气、气油、煤油、柴油、润滑油、石蜡等产品。它们都是由碳、氢两种元素组成的有机化合物,它们之间的差别就是分子大小不一,它们燃烧时放出热量。人们常利用液化石油气、汽油、煤油、柴油等的燃烧,给工厂、农村、汽车、轮船、火车、飞机和家庭生活等提供所需要的动力和热量。石油的产品也应用在生产、生活的方方面面。因此我们组认为石油是最理想的能源。

【“天然气”组代表】天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少,产生的二氧化碳仅为煤的40%左右,产生的二氧化硫也很少。因此天然气越来越受到重视,成为与煤炭、石油并称的世界一次能源的三大支柱之一,也由于煤炭石油等传统能源的日趋减少,天然气也逐渐成为一种替代能源。因此我们组认为天然气是最理想的能源。

【自由辩论部分】略。(详见《燃料的合理利用与开发》重难点突破(三))

【师总结】刚才同学们的辩论非常的激烈,也很有针对性。通过大家的辩论,同学们知道了煤、石油、天然气这三大能源各有利弊。据科学家估算的数据,如果人类能源消耗每年增长4%,则地球现在储存的煤炭量(以采出率50%计算)可以使用110年,石油可应用3540年,天然气可使用50年,人类已经认识到这一点。为了保证能源的供应,20世纪以来发生的大小战争,许多带有争夺能源资源的气味。但是,靠战争和掠夺解决不了能源问题,面对能源短缺的挑战,需要的是加大科技投入力度,靠人类的智慧和多年积累的知识财富去探索,发现新的能源。能源是人类生存、发展的基础,是国民经济的命脉,如果不小心谨慎地使用地球上现有的能源,积极研发新能源,人类的生存将面临危机。

通过刚才的环节,同学们已经对煤、石油、天然气这三大化石燃料有了足够多的认识。它们的用途都很广泛,但是这些物质各有利弊。

我们知道了这三大化石燃料的形成过程,煤是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可然化石,这就是煤。石油是古代海洋或大型湖泊里的大量生物、动植物死亡后,遗体被埋在泥沙下,在缺氧的条件下逐渐分解变化。随着地壳的升降运动,它们又被送到海底,被埋在沉积岩层里,承受高压和地热的烘烤,经过漫长的转化,最后形成了石油这种液态的碳氢化合物,同时,也形成了天然气。

(本教学片断其他环节见《燃料的合理利用与开发》重难点突破三、四两部分。)

    
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