第1课时化学反应中的能量变化和化石燃料的利用.

R·九年级上册课题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和化石燃料的利用在日常生活中，许多物质都能发生燃烧反应并产生能量（热量），从最早使用的柴草，到煤、石油和天然气，发展至今天，出现了许许多多的新型燃料。新课导入生活经验告诉我们燃料燃烧时产生了热量，那么是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？1.化学反应中的能量变化吸热放热推进新课一、化学反应中的能量变化[实验1]在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰再加入约2ml水，观察现象，并用手触摸试管外壁。[实验2]在一个小烧杯里，加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体，将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。然后再加入约10gNH4Cl充分反应。观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起。氢氧化钡与氯化铵反应吸收热量[现象]实验1：生石灰逐渐溶解，试管壁发热；实验2：由于水结冰，玻璃片与小烧杯粘在一起。[设问]这两个实验说明了什么问题呢？[回答]化学反应中都伴随有能量的变化，有些化学反应中有热量放出，有的则从外界吸收热量。[讲解]化学反应在生成新物质的同时，伴有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。类似于可燃物燃烧，生石灰和水这样的反应，我们称之为放热反应。像碳与二氧化碳、氢氧化钡晶体和NH4Cl的反应，称之为吸热反应。[介绍]在当今社会，人们利用化学反应，有时主要是为了制取所需要的物质，有时却主要是为了利用化学反应所释放出的能量。同学们能举出一些利用化学反应产生能量的实例吗？利用化学反应产生的热量炼钢化学反应中能量的利用阅读教材136页内容我国古代的烧制陶器利用炸药定向爆破拆除楼房二、化石燃料的利用煤石油天然气化石燃料煤石油天然气煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源，所以我们称之为化石燃料。植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成煤煤的形成过程煤在地下的分布是一层一层的，大多夹杂在砂岩和页岩中，煤层中含有大量植物化石，有的还有完整树干形状的煤。煤远古时期的植物植物枯萎石油和天然气的形成海洋生物死亡生物的遗骸经复杂变化形成石油和天然气动植物的遗骸被层层沙泥掩埋[阅读讨论]①煤是纯净物吗?如果不是，那它含有哪些元素？不是，是混合物。煤主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O元素以及无机矿物质（主要含硅、铅、钙、铁等元素）②你知道煤作为燃料的原理是什么？是利用碳元素和氧反应放出热量。将煤隔绝空气加热，可使煤分解成焦炭、煤焦油和煤气等。其中焦炭可以冶金，煤气则是重要的燃料，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。煤的综合利用③石油是纯净物吗?如果不是，那它含有哪些元素？石油产品中有哪些是常用燃料？不是，是混合物！石油中除了含C、H元素外，还含O、N、S等元素。汽油、煤油、柴油、石蜡等都是常用的燃料。利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离，可得到不同的产品，使石油得到综合利用。[归纳总结]煤和石油的比较煤石油形成古代植物经过一系列复杂的变化而形成的古代动植物遗体在地壳中经过复杂变化而形成的元素组成及成分主要含C(少量H、N、S、O等)，有机物、无机物组成的混合物主要含C、H(少量S、O、N等)的混合物性质煤经干馏(化学变化)得到焦炭、煤焦油、煤气石油经过蒸馏(物理变化)可以得到汽油、煤油、柴油和润滑油等用途能源、化工原料能源、化工原料[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。③灌装“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P139资料卡片。[交流小结]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”。⑵天然气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。右图是天然气开采图：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怎么样？③甲烷的密度和空气比较起来怎么样？①甲烷是无色气体。②甲烷极难溶于水。③甲烷的密度比空气小。[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P139【实验7-4】进行活动探究，做一做甲烷的燃烧实验（强调点燃前先验纯！）。思考：①在实验结束后，烧杯上出现了什么现象？甲烷燃烧时产生明亮的蓝色火焰，可以看到，烧杯内壁上有水滴生成。[延伸]有水滴生成，说明甲烷中什么元素呢？说明甲烷的成分里一定含有氢元素。②迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内注入澄清的石灰水后，振荡，又出现了什么现象？发现烧杯内澄清的石灰水变浑浊。[延伸]这一现象说明燃烧生成了什么物质？可以推知甲烷里含有什么元素呢？说明甲烷燃烧时生成了二氧化碳，推知甲烷的成分里一定含有碳元素。③在实验开始时点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？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溢出，由此，同学们想到了什么呢？煤矿里必须采取通风措施；煤矿里一定要严禁明火。④这个实验说明甲烷含有哪些元素？这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。⑤你能写出这个实验中涉及到的化学方程式吗？甲烷是由碳和氢组成的化合物，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：CH4+2O2CO2+2H2O点燃[设问]你们知道还有那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用燃料问题。右图是沼气的制取和利用。在我国农村利用沼气，不仅可以解决生活用燃料问题，还能综合治理环境卫生问题。（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燃料。然而，化石燃料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？并谈谈你对化石燃料的使用与开发的看法。探明储量年产量开采年限石油28.33亿吨1.89亿吨天然气32124亿立方米851.7亿立方米煤3261亿吨30.5亿吨我国2009年化石能源储量及年产量15年37.7年106.9年[小结]不算不知道，一算吓一跳。化石燃料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，另一方面还要研究和开发新能源。[讨论]目前，人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料，而化石燃料资源是有限的。那么，同学们认为怎样利用能源才可以使它的使用期限得以延长呢？(141)[小结]如果我们能提高煤等燃料的利用率，就相当于延长煤的使用期限。要使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是要有足够的空气；二是要使燃料与空气有足够大的接触面。燃料充分燃烧的意义：燃料燃烧若不充分，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，同时还会产生大量的CO等物质，污染空气。[设问]在实际生活中我们是怎样来克服这些困难的呢？在石油、天然气不足的情况下，可以考虑把煤加工成为气态、液态或固态的高级清洁燃料，以提高煤的热量的利用和减轻环境污染，虽然煤在加工过程中，本身和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。就在人们担心化石燃料将被耗尽时，科学家发现海底蕴藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰。例1下列关于化石燃料及其产品的叙述中，正确的是（）A.天然气是可再生能源B.通常石油直接用做燃料C.煤气和液化石油气的组成相同D.汽油既是燃料，又是良好的溶剂D典例剖析例2在工业上，下列增大燃料利用率的措施中，与燃料的充分燃烧无关的是（）A.把煤磨成粉状进行燃烧B.把柴油喷成雾状进行燃烧C.给锅炉鼓风，增加空气供给量D.给锅炉外壳装隔热层，减少热量散失D1.化学反应中的能量变化（吸热、放热）2.煤和石油的比较3.天然气(主要成分甲烷)⑴物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水4.燃料的充分燃烧：一是要有足够的空气；二是要燃料与空气有足够大的接触面。⑵化学性质：CH4+2O2CO2+2H2O点燃课堂小结•1.从课后习题中选取；•2.完成练习册本课时的习题。课后作业我认为人生最美好的主旨和人类生活最幸福的结果，无过于学习了。——巴尔扎克