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2019-2020年九年級化學全冊 第十一單元 化學與社會發(fā)展 第一節(jié) 化學與能源開發(fā)名師教案2 （新版）魯教版 教學目標 知識目標： 通過分析氫氣用作燃料的優(yōu)點，使學生認識到氫能是未來最理想的能源； 2、通過知識回顧及實驗探究，使學生明確化學反應產生的能量不僅可以轉化為光能、熱能，也可以轉化為電能等多種形式的能量。 技能目標： 通過實驗探究培養(yǎng)學生分析、觀察、實驗設計、實驗操作等能力。 情感目標： 1、樹立不同能量之間可以相互轉化的觀念； 2、使學生初步認識通過化學反應可以為人類提供能量，運用化學可以開發(fā)新的能源； 3、增強學生的能源意識，強化學生關心自然、關心社會的責任感。 教學重點 氫能源的優(yōu)點；化學電池。 教學難點 化學能和其他形式的能的相互轉化 教學媒體的選擇 多媒體、廢舊干電池（1號）、燒杯、電流計、鋅片、碳棒、稀硫酸等 教學過程 片段一 導入新課 【教師講解】 請同學們觀看一組圖片，思考這些現象與什么有關？ 【投影】 一組與能源有關的圖片。 【教師講解】 大家聽說過嗎？在xx年8月14日下午4點，美國紐約市曼哈頓突然發(fā)生大面積停電，成千上萬的人被困在黑暗的電梯里；隨著交通信號燈的熄滅，還引起了嚴重的交通阻塞?？梢?，在當今科技高度發(fā)達的社會中，一旦沒有了能源，那將是一件非?？膳碌氖虑椤Ｕl能說說目前世界上使用最廣泛的能源是什么？ 【學生交流討論】 【教師講解】 化石燃料包括煤、石油、天然氣等。哪位同學能說一說你所了解的化石能源的缺點呢？ 【學生交流討論】 【教師講解】 化石能源存儲量有限； 化石能源燃燒的產物對大氣造成污染，“溫室效應”、酸雨等就是化石能源在燃燒時放出的氣體造成的……. 請大家再看教材P66中的圖表，你能從中得到哪些信息呢？ 【學生閱讀、討論】 【教師講解】 地球上的化石燃料最多只能使用300年左右了…… 那么，請同學們想像一下，如果沒有新的能源被發(fā)現或開發(fā)出來，300年后我們的生活會是什么樣子呢？ 汽車、火車、飛機被廢棄；電視、電話的使用將大大減少…… 為了避免那種可怕局面的發(fā)生，現在我們該做什么呢？ 節(jié)約能源，不浪費能源；開發(fā)新能源…… 開發(fā)和利用新能源也正是化學家們非常關注的熱點問題。能源作為推動社會進步的動力，化學在能源的開發(fā)和利用過程中發(fā)揮著極其重要的作用。今天我們來學習化學與能源開發(fā)。 【投影】 第一節(jié) 化學與能源開發(fā) 片段二 新課教學（清潔高效的氫能） 【教師講解】 誰能說一說人們正在開發(fā)和利用的新能源有哪些呢？ 【學生交流討論】 【教師小結】 正在開發(fā)和利用的新能源有：太陽能、地熱能、風能、核能、潮汐能…… 在我們的生活周圍你見過哪些利用新能源的例子？ 【投影】 以太陽能為能源的太陽能熱水器、太陽能電池、光能手表、以地熱為能源的溫泉…… 【教師講解】 這些新能源有很多優(yōu)點，可是在使用上也有很多不便，以風能為例，請同學們想一想，在使用時有什么局限性？ 【學生思考】 【教師小結】 受氣候影響很大；不能運輸；不能隨身攜帶…… 那么，有沒有這樣一種能源，它燃燒得很干凈，生成的產物是水，不會產生煙、酸雨等；與天然氣相似，它能夠通過管道進行控制與運輸；制取這種能源的原料在地球上大量存在？有。它是人們正在研究開發(fā)的理想能源——氫氣。 【投影】 一、清潔高效的氫能 【教師講解】 那么，與其他能源相比，氫氣用作燃料有哪些優(yōu)點呢？請同學們從以下三個方面進行討論、交流： 【投影】 1、制取氫氣的原料； 2、氫氣燃燒的產物； 3、氫氣燃燒時產生的熱量。 【投影】 氫氣作為新能源普遍被人們重視并加以研究。氫氣用作燃料有許多其他燃料所不及的優(yōu)點。煤、石油、天然氣等資源的蘊藏量并不是無限的，氫氣可以用水作原料來制取。燃燒相同質量的氫氣和石油，前者放出的熱量是后者的3倍。氫氣燃燒的產物只有水。 根據以上短文內容，歸納總結氫氣作為燃料的優(yōu)點。 【學生交流討論】 【教師小結】 （分析后得出結論）氫氣作為燃料的優(yōu)點： 1、放熱量高：1g氫氣放出的熱量為1g石油的3倍?！? 2、清潔無污染： 氫氣在燃燒過程中，產物只有水，不會造成環(huán)境污染，因而又被稱為“清潔燃料”。 3、來源廣泛：占地球表面71％的水中都含有大量的氫元素，水分解可制得氫氣，氫燃料燃燒后又生成水。 【教師講解】 請同學們想像一下，當氫氣作為能源被人們廣泛使用之后，我們的生活將會是什么樣子呢？ 【學生交流討論】 【教師小結】 做飯時，直接打開氫氣灶，點著氫氣就可以了；汽車、火車、飛機將不再需要油料；沒有加油站了；天空不會再灰蒙蒙的了…… 【教師講解】 氫氣作為一種能源雖然是如此的理想，但是目前卻只有在火箭發(fā)射等少數情況下使用，這又是為什么呢？請同學們閱讀書本、合作探討對這一問題的看法。 【學生閱讀、交流、討論】 閱讀書本67頁第二段和“多識一點” 【教師小結】 （交流討論后得出氫氣作為新能源的局限性） 電解水生成1gH2消耗的能量大于1gH2燃燒放出的能量，消耗電能太多，成本太高； 氫氣易燃易爆，貯存和運輸不方便、不安全。 以上兩點確實極大地制約了氫氣作為能源被廣泛使用的空間。那么，我們是否就此放棄氫氣這種新型能源呢？當然不能。那么，我們應當如何解決這個問題呢？ 【學生交流討論】 【教師小結】 大家的思路非常好，這也正是當今世界各國科學家們正在努力攻克的難題。現在，科學家們已經提出了“理想的氫能源循環(huán)體系”。 【投影】 理想的氫能源循環(huán)體系 【教師講解】 請結合氫氣作為燃料的優(yōu)點和缺點，仔細觀察這副圖，看能從中得到哪些信息呢？ （觀察、討論后教師小結） 只要有光催化劑的存在，將水放在太陽光下曬一曬，就能得到氫氣和氧氣了； 在燃料電池中，氫氣和氧氣發(fā)生化學反應轉化為電能； 水和氫氣可以循環(huán)使用…… 片段三 新課教學（應用廣泛的化學電池） 【教師講解】 在剛才同學的發(fā)言中提到了燃料電池，誰能說一說，你對燃料電池有哪些了解？ 【投影】 二、應用廣泛的化學電池 【學生交流討論】 【教師小結】 在燃料電池中氫氣和氧氣發(fā)生了化學反應；通過燃料電池能釋放出能量來……燃料電池是化學電池的一種。一提到電池，大家一定不會感到陌生吧！哪位同學能說一說，你在日常生活中用到或聽說過哪些電池嗎？ （學生討論后，教師小結）手電筒使用的干電池；手機用鋰電池；電子手表、電子計算器等使用的鈕扣電池；汽車使用的蓄電池……當今社會雖然有方便的交流電電網，但電池的銷售量卻有增無減，而且不斷涌現出新的品種。那么，電池中的電能是如何產生的呢？ 【教師展示】 一只一號干電池（小心地剝開電池，指導學生描述電池的構造，包括碳棒、金屬外皮、黑色粉末固體物質）。 【投影】 投影干電池的構造圖 【教師講解】 碳棒的成分是石墨，金屬外皮的成分是金屬鋅，黑色粉末固體物質成分是碳黑、二氧化錳，在黑色粉末和鋅皮之間的白色糊狀物主要成分是氯化銨。其中，碳棒作正極，鋅皮作負極。 為什么電池能輸出電能呢？請同學們觀察以下兩組實驗，對比它們的裝置和現象有何不同。同時思考：這二者之間有什么因果關系？由此你能得出什么結論？ 【投影】 實驗一：將從電池中取出的碳棒和鋅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察現象； 實驗二：用導線將“實驗一”中的鋅片和碳棒連接起來，并在導線中間連接一只電流表，再觀察現象。 【教師演示】 【學生觀察討論】 仔細觀察實驗現象完成表格: 實驗一 實驗二 燒杯中現象 化學方程式 電流計現象 能量的轉化方式 【教師小結】 這兩個實驗的現象有何異同？（學生討論回答后，教師小結） “實驗一”中的鋅片上有氣泡冒出，碳棒上沒有任何現象； “實驗二”中的鋅片在不斷溶解，碳棒上有小氣泡產生。同時觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉。 【教師講解】 （進一步提問）電流表的指針發(fā)生偏轉說明了什么問題？說明導線中產生了電流。也就是說“實驗二”的裝置輸出了電能，科學家就是受類似的化學反應的啟發(fā)，研制成了化學電池。這個實驗充分表明了化學反應產生的能量是可以轉化為電能的。 根據剛才的實驗，大家能否大膽地猜測一下，使用一些蔬菜、水果代替稀硫酸是不是也能產生電流呢？ 提示：西紅柿、蘋果等蔬菜、水果里的汁液與剛才燒杯中的液體都是酸性的。 【學生交流討論】（熱烈地交流、討論，并進行大膽地猜測） 【教師講解】 有的同學猜測：將用導線連接的碳棒和鋅片插入蔬菜或水果中，就能輸出電流來。那么，他的猜測有沒有道理呢？讓我們用實驗來檢驗他的猜測。請同學們利用桌上的實驗器材，用銅片代替碳棒，自己設計并進行操作，看看有什么結果。 【學生交流討論】 實驗器材：西紅柿、蘋果等、鋅片、銅片、導線、電流汁、音樂賀卡。 在學生交流前，要求每組派一位“發(fā)言人”，同時按發(fā)言結果將學生分為西紅柿組、蘋果組等。 【學生分組實驗】 學生討論、交流、確定實驗方案后，進行實驗操作。 實驗步驟： 把一塊鋅片和一塊銅片插入一個成熟西紅柿或蘋果中，用導線將鋅片和銅片連接起來，并在導線中間連接一只音樂賀卡上的小喇叭。 （實驗結束后，指定“發(fā)言人”敘述實驗方案、實驗現象，針對他們積極、大膽的探索精神給予恰當的評價。） 【教師講解】 回顧剛才我們做的實驗，請同學們思考一下：從變化的角度來看，化學電池的內部發(fā)生了什么性質的變化？化學變化。如果從能量的角度來看，化學電池是怎樣的一種裝置？ 【教師小結】 （生思考回答后小結）化學電池是一種可以輸出電能的裝置。在化學電池中，物質之間發(fā)生了化學變化，同時，物質的化學能轉化為電能釋放了出來。那么，請同學們回顧前面所學過的化學變化的現象并進行思考：物質在發(fā)生化學變化的同時，物質的化學能還有其他的轉化形式嗎？ 【學生交流討論】 【教師小結】 木炭在氧氣中燃燒時發(fā)出了白光，說明木炭的化學能轉化為光能釋放出來；木炭燃燒的同時還釋放出熱量，說明木炭的化學能轉化為熱能釋放出來；說明物質的化學能還能轉化為熱能和光能等……任何化學變化都伴隨著能量的轉化，這正是科學家們開發(fā)新能源的重要依據。新能源開發(fā)的進展是很快的，同學們想了解得更多一些嗎？你們可以上網查閱資料，或者到圖書館查閱文獻資料。 片段四 復習鞏固 【教師講解】 下面我們來練習。 【投影】 課堂評價 1、下列能量轉化是化學能轉化成電能的是：（ ） A.潮汐發(fā)電 B. 用干電池做電源 C. 電燈發(fā)光 D.用電動機帶動水泵抽水 2、燃料電池是將化學能轉化為電能的裝置，下列燃料電池最“清潔”的是（ ） A.O2—CH4燃料電池 B.O2—C2H5OH燃料電池 C.O2—H2燃料電池 D.O2—CO燃料電池 3、氫氣可以用做火箭燃料是因為（　?。? Ａ．氫氣難溶于水Ｂ．氫氣沒有顏色Ｃ．氫氣燃燒釋放熱量多Ｄ．氫氣沒有氣味 4、根據下列描述，按照能量轉化過程將字母填在括號中： Ａ．蠟燭燃燒照明 Ｂ．小草在陽光作用下將二氧化碳和水轉化為氧氣和葡萄糖 太陽能化學能（ ） 化學能光能（ ） 5、化學變化伴隨著能量轉化，這是因為不同的物質包含的化學能大小不同，在化學變化中物質具有的化學能可以轉變?yōu)闊崮?、光能或電能等? （1）鎂條燃燒時，部分化學能轉化為_______能和_______能。 （2）已知氫氣在氧氣中燃燒生成水的變化放出熱能。根據能量守恒原理，反應前氫氣和氧氣的混合物所包含的化學能比反應后的水所包含的化學能______(高或低)，理由是__________________________________。 【學生練習】 課堂評價參考答案 1、B 2、C 3、Ｃ 4、ＢＡ 5、（1）光 熱（2）高 反應時放出了熱能和光能 片斷五 課堂小結和布置作業(yè) 【投影】 談談在本節(jié)課中你的收獲及感悟 【學生討論并交流】 【投影】 本節(jié)小結 清潔高效的氫能 氫能源的三個優(yōu)點：來源廣、熱值高、無污染 大量使用氫能源要解決的問題: 1. 如何廉價地制取氫氣 2. 氫氣的存儲和運輸問題 二、應用廣泛的化學電池 化學電池：化學能電能 【投影】 布置作業(yè)