鲁教版初中化学第十一单元化学与社会发展《化学与能源开发》教案

第一节化学与能源开发教学目标知识目标：1、通过分析氢气用作燃料的优点，使学生认识到氢能是未来最理想的能源；2、通过知识回顾及实验探究，使学生明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能、热能，也可以转化为电能等多种形式的能量。

技能目标：通过实验探究培养学生分析、观察、实验设计、实验操作等能力。

情感目标：1、树立不同能量之间可以相互转化的观念；2、使学生初步认识通过化学反应可以为人类提供能量，运用化学可以开发新的能源；3、增强学生的能源意识，强化学生关心自然、关心社会的责任感。

教学重点氢能源的优点；化学电池。

教学难点化学能和其他形式的能的相互转化教学媒体的选择多媒体、废旧干电池（1号）、烧杯、电流计、锌片、碳棒、稀硫酸等教学过程片段一导入新课【教师讲解】请同学们观看一组图片，思考这些现象与什么有关？【投影】一组与能源有关的图片。

【教师讲解】大家听说过吗？在2003年8月14日下午4点，美国纽约市曼哈顿突然发生大面积停电，成千上万的人被困在黑暗的电梯里；随着交通信号灯的熄灭，还引起了严重的交通阻塞。

可见，在当今科技高度发达的社会中，一旦没有了能源，那将是一件非常可怕的事情。

谁能说说目前世界上使用最广泛的能源是什么？【学生交流讨论】【教师讲解】化石燃料包括煤、石油、天然气等。

哪位同学能说一说你所了解的化石能源的缺点呢？【学生交流讨论】【教师讲解】化石能源存储量有限；化石能源燃烧的产物对大气造成污染，“温室效应”、酸雨等就是化石能源在燃烧时放出的气体造成的…….请大家再看教材P132中的图表，你能从中得到哪些信息呢？【学生阅读、讨论】【教师讲解】地球上的化石燃料最多只能使用200年左右了……那么，请同学们想像一下，如果没有新的能源被发现或开发出来，200年后我们的生活会是什么样子呢？汽车、火车、飞机被废弃；电视、电话的使用将大大减少……为了避免那种可怕局面的发生，现在我们该做什么呢？节约能源，不浪费能源；开发新能源……开发和利用新能源也正是化学家们非常关注的热点问题。

能源作为推动社会进步的动力，化学在能源的开发和利用过程中发挥着极其重要的作用。

今天我们来学习化学与能源开发。

【投影】第一节化学与能源开发片段二新课教学（清洁高效的氢能）【教师讲解】谁能说一说人们正在开发和利用的新能源有哪些呢？【学生交流讨论】【教师小结】正在开发和利用的新能源有：太阳能、地热能、风能、核能、潮汐能……在我们的生活周围你见过哪些利用新能源的例子？【投影】以太阳能为能源的太阳能热水器、太阳能电池、光能手表、以地热为能源的温泉……【教师讲解】这些新能源有很多优点，可是在使用上也有很多不便，以风能为例，请同学们想一想，在使用时有什么局限性？【学生思考】【教师小结】受气候影响很大；不能运输；不能随身携带……那么，有没有这样一种能源，它燃烧得很干净，生成的产物是水，不会产生烟、酸雨等；与天然气相似，它能够通过管道进行控制与运输；制取这种能源的原料在地球上大量存在？有。

它是人们正在研究开发的理想能源——氢气。

【投影】一、清洁高效的氢能【教师讲解】那么，与其他能源相比，氢气用作燃料有哪些优点呢？请同学们从以下三个方面进行讨论、交流：【投影】1、制取氢气的原料；2、氢气燃烧的产物；3、氢气燃烧时产生的热量。

【投影】氢气作为新能源普遍被人们重视并加以研究。

氢气用作燃料有许多其他燃料所不及的优点。

煤、石油、天然气等资源的蕴藏量并不是无限的，氢气可以用水作原料来制取。

燃烧相同质量的氢气和石油，前者放出的热量是后者的3倍。

氢气燃烧的产物只有水。

根据以上短文内容，归纳总结氢气作为燃料的优点。

【学生交流讨论】【教师小结】（分析后得出结论）氢气作为燃料的优点：1、放热量高：1g氢气放出的热量为1g石油的3倍。

2、清洁无污染：氢气在燃烧过程中，产物只有水，不会造成环境污染，因而又被称为“清洁燃料”。

3、来源广泛：占地球表面71％的水中都含有大量的氢元素，水分解可制得氢气，氢燃料燃烧后又生成水。

【教师讲解】请同学们想像一下，当氢气作为能源被人们广泛使用之后，我们的生活将会是什么样子呢？【学生交流讨论】【教师小结】做饭时，直接打开氢气灶，点着氢气就可以了；汽车、火车、飞机将不再需要油料；没有加油站了；天空不会再灰蒙蒙的了……【教师讲解】氢气作为一种能源虽然是如此的理想，但是目前却只有在火箭发射等少数情况下使用，这又是为什么呢？请同学们阅读书本、合作探讨对这一问题的看法。

【学生阅读、交流、讨论】阅读书本133页第二段和“多识一点”【教师小结】（交流讨论后得出氢气作为新能源的局限性）电解水生成1gH2消耗的能量大于1gH2燃烧放出的能量，消耗电能太多，成本太高；氢气易燃易爆，贮存和运输不方便、不安全。

以上两点确实极大地制约了氢气作为能源被广泛使用的空间。

那么，我们是否就此放弃氢气这种新型能源呢？当然不能。

那么，我们应当如何解决这个问题呢？【学生交流讨论】【教师小结】大家的思路非常好，这也正是当今世界各国科学家们正在努力攻克的难题。

现在，科学家们已经提出了“理想的氢能源循环体系”。

【投影】理想的氢能源循环体系【教师讲解】请结合氢气作为燃料的优点和缺点，仔细观察这副图，看能从中得到哪些信息呢？（观察、讨论后教师小结）只要有光催化剂的存在，将水放在太阳光下晒一晒，就能得到氢气和氧气了；在燃料电池中，氢气和氧气发生化学反应转化为电能；水和氢气可以循环使用……片段三新课教学（应用广泛的化学电池）【教师讲解】在刚才同学的发言中提到了燃料电池，谁能说一说，你对燃料电池有哪些了解？【投影】二、应用广泛的化学电池【学生交流讨论】【教师小结】在燃料电池中氢气和氧气发生了化学反应；通过燃料电池能释放出能量来……燃料电池是化学电池的一种。

一提到电池，大家一定不会感到陌生吧！哪位同学能说一说，你在日常生活中用到或听说过哪些电池吗？（学生讨论后，教师小结）手电筒使用的干电池；手机用锂电池；电子手表、电子计算器等使用的钮扣电池；汽车使用的蓄电池……当今社会虽然有方便的交流电电网，但电池的销售量却有增无减，而且不断涌现出新的品种。

那么，电池中的电能是如何产生的呢？【教师展示】一只一号干电池（小心地剥开电池，指导学生描述电池的构造，包括碳棒、金属外皮、黑色粉末固体物质）。

【投影】投影干电池的构造图【教师讲解】碳棒的成分是石墨，金属外皮的成分是金属锌，黑色粉末固体物质成分是碳黑、二氧化锰，在黑色粉末和锌皮之间的白色糊状物主要成分是氯化铵。

其中，碳棒作正极，锌皮作负极。

为什么电池能输出电能呢？请同学们观察以下两组实验，对比它们的装置和现象有何不同。

同时思考：这二者之间有什么因果关系？由此你能得出什么结论？【投影】实验一：将从电池中取出的碳棒和锌片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；实验二：用导线将“实验一”中的锌片和碳棒连接起来，并在导线中间连接一只电流表，再观察现象。

【教师演示】【学生观察讨论】仔细观察实验现象完成表格:【教师小结】这两个实验的现象有何异同？（学生讨论回答后，教师小结）“实验一”中的锌片上有气泡冒出，碳棒上没有任何现象；“实验二”中的锌片在不断溶解，碳棒上有小气泡产生。

同时观察到电流表的指针发生偏转。

【教师讲解】（进一步提问）电流表的指针发生偏转说明了什么问题？说明导线中产生了电流。

也就是说“实验二”的装置输出了电能，科学家就是受类似的化学反应的启发，研制成了化学电池。

这个实验充分表明了化学反应产生的能量是可以转化为电能的。

根据刚才的实验，大家能否大胆地猜测一下，使用一些蔬菜、水果代替稀硫酸是不是也能产生电流呢？提示：西红柿、苹果等蔬菜、水果里的汁液与刚才烧杯中的液体都是酸性的。

【学生交流讨论】（热烈地交流、讨论，并进行大胆地猜测）【教师讲解】有的同学猜测：将用导线连接的碳棒和锌片插入蔬菜或水果中，就能输出电流来。

那么，他的猜测有没有道理呢？让我们用实验来检验他的猜测。

请同学们利用桌上的实验器材，用铜片代替碳棒，自己设计并进行操作，看看有什么结果。

【学生交流讨论】实验器材：西红柿、苹果等、锌片、铜片、导线、电流汁、音乐贺卡。

在学生交流前，要求每组派一位“发言人”，同时按发言结果将学生分为西红柿组、苹果组等。

【学生分组实验】学生讨论、交流、确定实验方案后，进行实验操作。

实验步骤：把一块锌片和一块铜片插入一个成熟西红柿或苹果中，用导线将锌片和铜片连接起来，并在导线中间连接一只音乐贺卡上的小喇叭。

（实验结束后，指定“发言人”叙述实验方案、实验现象，针对他们积极、大胆的探索精神给予恰当的评价。

）【教师讲解】回顾刚才我们做的实验，请同学们思考一下：从变化的角度来看，化学电池的内部发生了什么性质的变化？化学变化。

如果从能量的角度来看，化学电池是怎样的一种装置？【教师小结】（生思考回答后小结）化学电池是一种可以输出电能的装置。

在化学电池中，物质之间发生了化学变化，同时，物质的化学能转化为电能释放了出来。

那么，请同学们回顾前面所学过的化学变化的现象并进行思考：物质在发生化学变化的同时，物质的化学能还有其他的转化形式吗？【学生交流讨论】【教师小结】木炭在氧气中燃烧时发出了白光，说明木炭的化学能转化为光能释放出来；木炭燃烧的同时还释放出热量，说明木炭的化学能转化为热能释放出来；说明物质的化学能还能转化为热能和光能等……任何化学变化都伴随着能量的转化，这正是科学家们开发新能源的重要依据。

新能源开发的进展是很快的，同学们想了解得更多一些吗？你们可以上网查阅资料，或者到图书馆查阅文献资料。

片段四复习巩固【教师讲解】下面我们来练习。

【投影】课堂评价1、下列能量转化是化学能转化成电能的是（）A.潮汐发电B. 用干电池做电源C. 电灯发光D.用电动机带动水泵抽水2、燃料电池是将化学能转化为电能的装置，下列燃料电池最“清洁”的是（）A.O2—CH4燃料电池B.O2—C2H5OH燃料电池C.O2—H2燃料电池D.O2—CO燃料电池3、氢气可以用做火箭燃料是因为（）A．氢气难溶于水B．氢气没有颜色C．氢气燃烧释放热量多D．氢气没有气味4、根据下列描述，按照能量转化过程将字母填在括号中：A．蜡烛燃烧照明B．小草在阳光作用下将二氧化碳和水转化为氧气和葡萄糖太阳能）化学能）5、化学变化伴随着能量转化，这是因为不同的物质包含的化学能大小不同，在化学变化中物质具有的化学能可以转变为热能、光能或电能等。

（1）镁条燃烧时，部分化学能转化为_______能和_______能。

（2）已知氢气在氧气中燃烧生成水的变化放出热能。

根据能量守恒原理，反应前氢气和氧气的混合物所包含的化学能比反应后的水所包含的化学能______(高或低)，理由是__________________________________。