化学与能源1 教案

化学与能源1 教案

‎ 第九章 化学与社会发展 第一节化学与能源 一、学习目标 ‎1、知识与技能：‎ ‎⑴知道常见的能源，能源开发和节约能源的重要性，化学有助于人类解决能源危机。‎ ‎⑵掌握实验室制取氢气的方法。‎ ‎2、过程与方法：用探究性实验学习 ‎3、情感态度与价值观：节约能源的重要意义，逐步树立珍惜资源的观念，增强社会责任感。‎ 二、任务分析 ‎1、起点能力：学生对气体的制备有一定基础。‎ ‎2、教学重点：‎ ‎⑴制备H2的原理、装置、收集方法及氢能源的优点；‎ ‎⑵电能是由化学能转化而成，燃烧化石燃料的缺点，使用化学电源的优点；‎ ‎⑶节约能源及开发新能源的重要性，增强节能意识。‎ ‎3、教学难点：电池是将化学能转变为电能的一种装置。‎ ‎4、课型：交流讨论 探究 ‎5、课时安排：2课时 教学过程：‎ 第一课时 化学能转化成电能 ‎【学生交流】能源是世界上不可缺少的资源，常见的能源有哪些？‎ ‎【教师讲述】能源的分类 ‎ 能源类型 ‎ 定义 ‎ 实例 一级能源 直接来自自然界而未经加工转换的能源 化石燃料、太阳能等 二级能源 由一级能源直接或间接转化而来的能源 电能、煤气、氢能等 可再生能源 不随其本身的转化或被人类利用而减少的能源 太阳能、水能、风能、地热 能等 非再生能源 随其本身的转化或被人类利用而减少的能源 化石燃料、核燃料等 ‎【讨论】如何将化学能转化成电能？‎ 化石燃料的燃烧；使用化学电源，常见的是电池。‎ ‎【学生交流】电池是一种将化学能转化成电能的装置，其优点是什么？‎ 可将化学能直接转化成电能，既减少大气污染，又提高能量转化效率。‎ ‎【观察与思考】‎ 观察常用的几种不同类型的电池。它们有什么相同之处？‎ ‎【实验】化学能转化为电能 ‎【交流与讨论】废旧电池如何处理？‎ ‎【练习】‎ ‎1、能源的贮存和综合利用是世界各国科学家关注的重大课题。下图是一种贮存太阳能的方集。‎ ‎ (1)请根据图示说明太阳能依次转化成哪些形式的能量。‎ ‎ (2)你能设计出其他方案将太阳能贮存起来吗?‎ ‎【讨论】 本题考查了能量的转化形式。利用太阳能得到电池，这是将太阳能转变成了电能；再用电能来使水分解产生氢能；将氢气贮存后，可用于发电或燃烧，从而又转化为电能或热能。当然，太阳能的利用主要在供暖，可将太阳能转化为热能。绿色植物在太阳光的作用下将二氧化碳和水转化成氧气和葡萄糖，植物体又通过复杂的化学反应将葡萄糖转化为淀粉或纤维素，这又是将太阳能转化为化学能的途径。‎ ‎[2003．安徽芜湖市卷·25]‎ ‎2、“再生能源”是指人类可以再生产的能源，它不因被人类利用而日益减少；“非再生能源是指随着被人类利用而逐渐减少的能源。长期以来，我国一直以煤、石油、天然气、核能为主要能源。2001年我国政府宣布，在一些城市推广使用“乙醇汽油”。“乙醇汽油’’的主要成分是乙醇，乙醇可用高粱、玉米、薯类为原料，经发酵蒸馏而得到。请回答下列问题：‎ ‎ (1)煤、石油、天燃气三种化石燃料是 (填“再生能源”或“非再生能源”，下同)，乙醇是 。‎ ‎ (2)从环保角度考虑，使用“乙醇汽油”的益处是 ．‎ ‎(3)从增加农民收入的角度考虑，使用“乙醇汽油”的益处是 ‎ ‎【精析】抓住“再生能源”和“非再生能源”的定义这一信息来解决第(1)题。煤、石油、天然气是人类历史上古老的化石燃料，需要上万年才能形成，因此属于“非再生能源”；而乙醇可由绿色植物经发酵、蒸馏而得到，属于“再生能源”。从环保角度考虑“乙醇汽油”的益处，要抓住其产生有害气体和烟尘的量及可能导致的污染现象来分析，它可减少因大量燃烧化石燃料而产生的SO2、NO2等有害气体，保护环境；另外，生产乙醇需要种植农作物，大规模种植绿色植物可吸收CO2，防止温室效应。从经济角度考虑，使用“乙醇汽油”可使农民多种粮，多卖粮，提高农民收入。‎ ‎【解】 (1)非再生能源 再生能源；(2)可减少SO2、NO2‎ 等有害气体的排放，也可防止温室效应；(3)使用粮食作物生产乙醇，鼓励农民多种粮，多卖粮(意思相近即可)。‎ ‎【解】(1)太阳能一电能一氢能一电能或热能；(2)太阳能一热能，太阳能一化学能。‎ ‎【资料】太阳是个巨大的能源，它不断向外辐射能量。由于直接利用太阳能不会污染环境，因此，它是很有开发价值的能源，现在正进一步研究如何开发利用这一无污染且用之不竭的新能源。目前，太阳能可通过四个渠道被人类利用：① 通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能和水能等形式释放出来。②被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐等形式释放出来。③通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。④通过转化成电能，被人们直接利用，这种方式目前主要通过太阳能电池来实现。‎ ‎ 太阳能电池就是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的 装置，常用的太阳能电池是硅电池。许多国家的太阳能利用日益商品化。在日本、美国和欧洲，用太阳能供电的无线电、风扇、电冰箱等日用上琳琅满目。‎ ‎【板书】‎ 一、能源的分类 ‎ 能源类型 ‎ 定义 ‎ 实例 一级能源 直接来自自然界而未经加工转换的能源 化石燃料、太阳能等 二级能源 由一级能源直接或间接转化而来的能源 电能、煤气、氢能等 可再生能源 不随其本身的转化或被人类利用而减少的能源 太阳能、水能、风能、地热 能等 非再生能源 随其本身的转化或被人类利用而减少的能源 化石燃料、核燃料等 二、化学能转化成电能 ‎【教后小结】‎ 第二课时 氢能 年 月 日 总课时 ‎【教师讲述】人们认为氢能是一种极其理想的新能源。‎ ‎【回忆】学过哪些制取氢气的方法？‎ 通电 ‎2H2O===2H2↑+O2↑‎ Zn+H2S04=ZnS04+H2↑（或镁、铁等）‎ ‎【学生交流】你认为哪一种适合实验室制取氢气？说出你的理由。‎ ‎【教师讲述】我们实验室通常选用锌与稀硫酸反应制取氢气。‎ ‎【讨论1】镁、锌、铁等这些都能与酸发生置换反应的金属中为什么选锌粒比较合适？‎ ‎【讨论2】该用什么装置来制取氢气？‎ ‎【活动与探究】学生演示制取氢气 ‎【小结】氢气的实验室制法 ‎【教师讲述】介绍检验氢气纯度的方法以及可燃性气体验纯的必要性 ‎【归纳】一般气体的制备装置及收集方法的选择 ‎【教师讲述】氢气作能源的优缺点 ‎【交流与讨论】由于氢气的制取成本高，安全贮运困难，氢气作为能源目前还不能广泛使用，你认为有哪些可行的方法来解决这个问题。‎ 从长远观点看，若有朝一日大力发展水电站、太阳能发电站和核电站，电力供应十分充裕时也可利用电解水；使太阳能聚焦，产生高温，使水分解生成氢气；研究高效催化剂，使水分解产生氢气；研究特殊化学物质，开发廉价能源分解水产生氢气。‎ ‎【练习】1、 氢气是一种高效而无污染的能源，下列(1)～(6)是某化学兴趣小组的学生查阅资料后归纳的工业制取氢气的方法，其中包括正在研究的方案。‎ ‎ 如果人类将来广泛使用氢气作为能源，那么上述六种方法中，你认为可行的、具有发展前途的方法有几种?说明理由。‎ ‎ 【讨论】从节能、价廉、环保、安全等角度分析和评价是解决本题的关键。方法(1)：耗用了电能，但从长远观点看，若有朝一日大力发展水电站、太阳能发电站和核电站，电力供应十分充裕时也是可行的。方法(2)和方法(3)：产生了一氧化碳，有毒，污染环境，所以这两种方法不可取。方法 ‎(4)：甲烷在高温条件下分解，耗能大，且甲烷资源不廉价i方法(5)：太阳能是取之不尽的廉价资源，可充分利用，而且不污染环境。方法(6)：催化剂能大大加快水的分解速率，且节约了能源。故较好的、有发展前途的方法应该是方法(1)、(5)、(6)。‎ ‎ 【解】 方法(1)：电力供应充足时可行；方法(5)：价廉、环保；方法(6)：加快反应速率、节能。‎ ‎2、[2004．河北省卷·17]‎ ‎ 随着全球能量使用的增加，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。世界各国人民的节能意识正在日趋增强，科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力。请回答：‎ ‎ (1)有待继续开发、利用的能源有(至少写3种)： 。‎ ‎ (2)用化学反应方程式表示出一个由化学能转化为内能的例子： 。‎ ‎(3)生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化。请你举一个在使用中由化学能转化为电能的例子： 。‎ ‎(4)氢气具有热值高且 的特点，因此被认为是最清洁的燃料。‎ ‎ 【精析】本题要求对能源的转化进行梳理，并结合所学到的有关化学知识和技能解决实际问题。从环保、廉价、资源丰富等角度考虑，有开发利用前景的能源有：太阳能、风能、地热能、波浪能、氢能、潮汐能、可燃冰等。其中氢能不仅热值高，而且其燃烧产物为水，对环境没有污染，所以是最清洁的燃料。(2)、(3)小题是开放性题目，答案只要符合题意即可。化学能转化为内能，如燃料的燃烧等，因化学反应产生热量、．内能增加等。化学能转化为电能最常见的装置就是电池。电池放电时，电池中的物质发生化学反应，将化学能转化为电能，如干电池、燃料电池等。‎ ‎【解】(1)太阳能、风能、地热能、潮汐能、可燃冰、波浪能、氧能等(只要写出3种即可)；(2)C+O2点燃CO2 (开放答案，只要答案合理即可)；(3)干电池(开放答案，只要答案合理即可)；(4)燃烧产物是水，无污染。 ‎ ‎【作业】课本229页1、3‎ ‎【板书】‎ 二、氢能 ‎1、氢气的实验室制法 Zn+H2S04=ZnS04+H2↑‎ ‎2、氢气作能源的优缺点 ‎【教后小结】‎