化學(xué)人教版九年級(jí)上冊(cè)燃燒的合理利用與開(kāi)發(fā)

1、劉明燃料的合理利用和開(kāi)發(fā)一、教學(xué)目的要求1. 知道化石燃料是人類(lèi)社會(huì)重要的自然資源，對(duì)人類(lèi)生活起著重要作用；同時(shí)，了解化石燃料的不可再生性，認(rèn)識(shí)合理開(kāi)采和節(jié)約使用化石燃料的重要性。2. 知道石油煉制出的幾種主要產(chǎn)品及其用途。3. 了解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，認(rèn)識(shí)燃料充分燃燒的重要性。二、本課題分析化石燃料是生活和生產(chǎn)中常用的燃料， 煤、 石油和天然氣等對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)也并不陌生。所以， 本課題采用活動(dòng)與探究的編寫(xiě)方式，通過(guò)學(xué)生自己思考、閱讀和討論，來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)煤和石油的知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)習(xí)的能力。關(guān)于天然氣，則是從認(rèn)識(shí)其主要成分出發(fā)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)燃料的燃燒和應(yīng)用。 在了解化石燃料對(duì)人類(lèi)所起的重要作

2、用的同時(shí)， 讓學(xué)生對(duì)化石燃料的使用年限進(jìn)行估算，以認(rèn)識(shí)到合理開(kāi)發(fā)和節(jié)約使用資源的重要性。本單元通過(guò)燃燒反應(yīng)中熱量的利用，引出化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，從而認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)的重要作用。教學(xué)建議如下：1. 關(guān)于煤和石油，可參照書(shū)中的形式，引導(dǎo)學(xué)生思考、閱讀、討論。也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)，如采用預(yù)先進(jìn)行調(diào)查（ 查閱書(shū)籍、報(bào)刊、上網(wǎng)、參觀訪問(wèn)等） ，課上討論等。2. 關(guān)于天然氣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析，寫(xiě)出化學(xué)方程式。農(nóng)村的學(xué)?？山Y(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r，討論沼氣的利用。3. 關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和討論，了解化學(xué)反應(yīng)中伴隨能量變化的現(xiàn)象。對(duì)于燃料的充分燃燒，根據(jù)學(xué)生的情況，可采用討論的形式組織教學(xué)。4.

3、 可根據(jù)具體情況，選學(xué)拓展性課題“煤和石油的綜合利用”。三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明和建議【實(shí)驗(yàn) 7-3 】 聯(lián)系氫氣和一氧化碳點(diǎn)燃前必須驗(yàn)純的知識(shí)， 指出甲烷點(diǎn)燃前也必須驗(yàn)純，否則可能發(fā)生爆炸（按體積分?jǐn)?shù)計(jì)爆炸極限為5%- 15%）,以此說(shuō)明煤礦井內(nèi)嚴(yán)禁煙火的重要性。四、部分習(xí)題參考答案及說(shuō)明1. (1)a(2)c五、資料1 .可燃冰天然氣水合物可燃冰外觀為無(wú)色透明冰狀晶體，是一種氣體水合物。早在1778年英國(guó)化學(xué)家普利斯特里(j.priestley)就著手研究哪些氣體可以生成氣體水合物，以及生成氣體水合物的溫度和壓力條件。1934年，人們發(fā)現(xiàn)，在油氣輸送管道和加工設(shè)備中有冰狀固體堵塞現(xiàn)象，經(jīng) 研究證明，這

4、些固體不是冰， 而是比冰熔點(diǎn)高的氣體分子水合物。當(dāng)時(shí)研究的目的是如何抑制和防止氣體分子水合物堵塞管道和設(shè)備問(wèn)題。1965年，前蘇聯(lián)科學(xué)家預(yù)言，天然氣水合物可能存在于海洋底部的地表層中，后來(lái)他們?cè)谖鞑麃唭鐾翈Оl(fā)現(xiàn)了天然氣水合物。從此，各國(guó)政府和科學(xué)家對(duì)天然氣水合物作為潛在的能源，產(chǎn)生了極大的興趣。30多年來(lái)，對(duì)天然氣水合物的結(jié)構(gòu)、性能、形成、開(kāi)采和應(yīng)用進(jìn)行了研究，使人們對(duì)天然氣水合物有了比較深入的了解。(1)天然氣水合物的形成與儲(chǔ)藏天然氣水合物，或稱甲烷水合物，是籠型水合物，屬于主客體化合物。水分子間以氫鍵相互吸引構(gòu)成籠子， 作為主體，甲烷作為客體居于籠中，以范德華力與水分子相互吸引而形成籠型

5、水合物?；\子的空間與氣體分子的大小必須匹配，才能形成穩(wěn)定的籠型水合物。除甲烷外，ar、kr、q、n、乙烷、丙烷、氯氟燃和硫化物等都可作為客體形成籠型水合物。五角十二面體丑角六角十六面體圖7-1籠型水合物結(jié)構(gòu)應(yīng)用x射線衍射等技術(shù)已確定不同大小籠型水合物的結(jié)構(gòu)，有的呈五角十二面體，有 的呈五角六角十六面體等。甲烷水合物形成的條件為:溫度不能太高。海底的溫度是 2 c至4 c,適合甲烷水合物的形成，高于 20 c就 分解。壓力要足夠大。在 0 c時(shí)，只需要3 mpa就可形成甲烷水合物。海深每增加10 m,壓力就增大0.1 mpa ,因此海深300 m就可達(dá)到3 mpa,越深壓力越大，甲烷水合物就越穩(wěn)

6、 定。估計(jì)海深300 m 至 2 000 m 應(yīng)有甲烷水合物存在。要有甲烷氣源。一般認(rèn)為，海底古生物尸體的沉積物，被細(xì)菌分解會(huì)產(chǎn)生甲烷；還有人認(rèn)為， 石油和天然氣是在地球深處 ( 地幔 ) 產(chǎn)生并不斷進(jìn)入地殼的； 海底巖層是多孔狀介 質(zhì)。在上述三個(gè)條件具備的情況下，可在介質(zhì)的空隙中生成甲烷水合物。甲烷分子被若干個(gè)水分子形成的籠型結(jié)構(gòu)接納， 生成甲烷籠型水合物， 分散在海底巖層的空隙中。 在常溫常壓下，甲烷水合物即分解為甲烷和水。 1 m3 的“可燃冰”可釋放 164 m3 的甲烷，所以，“可燃冰”可看作高度壓縮的天然氣。最有可能形成甲烷水合物的區(qū)域是： (1) 高緯度的凍土層。如美國(guó)的阿拉斯加

7、、俄羅斯的西伯利亞都已有發(fā)現(xiàn)， 而且俄國(guó)已開(kāi)采近20 年。 (2) 海底大陸架斜坡。 如美國(guó)和日本的近海海域， 加勒比海沿岸及我國(guó)南海和東海海底均有儲(chǔ)藏， 估計(jì)我國(guó)黃海海域和青藏高原的凍土帶也有儲(chǔ)藏。估計(jì)全世界甲烷水合物的儲(chǔ)量達(dá)i.87xi017m5(按甲烷計(jì))，是目前煤、石油和天然氣儲(chǔ)量的二倍，其中，海底的甲烷水合物儲(chǔ)量占99%。(2) 如何開(kāi)采甲烷水合物天然氣是潔凈能源，燃燒后不產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等污染物。甲烷水合物是繼化石燃料之后的潛在能源。由于甲烷水合物是分散分布在巖石的孔隙中，難以開(kāi)采。如果開(kāi)采不當(dāng)，甲烷氣體逸入大氣，將會(huì)使地球溫室效應(yīng)大大增強(qiáng)，造成災(zāi)難。甲烷在大氣中占

8、0.5%，但它造成的溫 室效應(yīng)卻是co溫室效應(yīng)的20倍。目前提出開(kāi)采的設(shè)想有： (1) 熱解法； (2) 降壓法； (3) 置換法。因co2 比甲烷易形成水合物，如將液態(tài)co2 送入海底，就可置換出籠型水合物中的甲烷。不管用哪種方法開(kāi)采，都必須保證甲烷水合物中的甲烷不逸散到大氣中，否則將引起 災(zāi)難性后果。目前，世界各國(guó)科學(xué)家和我國(guó)科學(xué)家都在加緊研究這一技術(shù)課題。2.燃料電池燃料電池是一種化學(xué)電池，它將物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋出的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?料電池與普通化學(xué)電池不一樣，它工作時(shí)需要外界連續(xù)地向其供給燃料和氧化劑。正是由于它是把燃料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所以被稱為燃料電池。燃料電池在結(jié)構(gòu)上與蓄電池相似，由正極、負(fù)極和電解液組成，兩極多是由鐵、饃等惰性微孔材料制成， 它們有利于氣體燃料及空氣或氧氣通過(guò)，但不參與化學(xué)反應(yīng)。 以氫氧燃料電池為例，電池工作時(shí)，從負(fù)極將氫氣輸送進(jìn)去，從正極將氧氣輸送進(jìn)去，氫氣和氧氣在 電池內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋３藲錃?，甲烷、煤氣等也可作為燃料電池的燃料。目?/p>