6.1 燃烧和灭火 第三课时教学课件-2024-2025学年九年级化学鲁教版（2024）上册

燃烧与灭火 -燃料的合理开发与利用 驭火 1 学习目标 1.认识常见的化石燃料，并能掌握汽车尾气的产生原因和治理方法。 2.能基于燃烧模型，从元素组成角度分析燃料的燃烧产物，确定燃料充分燃烧的措施。 3.认识化学反应中的能量变化。 4.了解常见的新能源及其应用。 近年来，人们非常关注空气质量问题。如果空气中的可吸入颗粒物增多会导致雾霾天气增多，同时空气污染物中还有二氧化硫和一些氮的氧化物，这些物质在空气中遇水会发生反应形成酸雨，酸雨也会对环境造成很严重的破坏。而空气污染的元凶之一就是汽车尾气。汽车尾气是怎么产生的呢？我们又应当如何防治汽车尾气的污染呢？下面就开启我们今天第一部分的学习。 空气污染 空气污染的元凶之一：汽车尾气 雾 霾 酸 雨 近年来，人们非常关注空气质量问题。如果空气中的可吸入颗粒物增多会导致雾霾天气增多，同时空气污染物中还有二氧化硫和一些氮的氧化物，这些物质在空气中遇水会发生反应形成酸雨，酸雨也会对环境造成很严重的破坏。而空气污染的元凶之一就是汽车尾气。汽车尾气是怎么产生的呢？我们又应当如何防治汽车尾气的污染呢？下面就开启我们今天第一部分的学习。 01 汽车尾气的产生与防治 汽车尾气的产生与防治。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 常见的汽车发动机以汽油或柴油为燃料 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 燃 烧 模 型 常见的汽车发动机以汽油或柴油为燃料，根据我们之前学习的燃烧模型能看出，燃料燃烧时会释放能量，这些能量转化为活塞运动的机械能，并对外输出动力。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 混合物，主要含碳和氢两种元素 汽油、柴油的来源 汽油、柴油等都是从石油中分离得到的常用燃料。从油井从开采出来的石油叫做原油，是一种粘稠状的液体。石油是一种成分复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素。根据石油中各成分沸点的不同，将石油加热炼制，可分离得到不同的产品。。。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 石油的综合利用 化学家们还做了大量研究，以石油为原料加工制造各种产品如：塑料、合成橡胶、合成纤维等。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 石油、天然气的形成 煤的形成 由古代生物遗骸经过一系列复杂变化而形成，又叫化石燃料，是不可再生能源。 除石油外，煤和天然气也是目前人类广泛使用的燃料。它们是由古代生物遗骸经过一系列复杂变化而形成，又叫化石燃料，化石燃料的形成需要几百万年，是不可再生能源。 下面我们再来简单认识一下煤和天然气，这两种化石燃料。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 煤 是成分复杂的混合物，主要含碳元素，还含有氢和少量的氮、硫等元素 煤燃烧 煤的综合利用 煤是成分复杂的混合物，主要含碳元素，还含有氢和少量的氮、硫等元素。煤不仅可以作为燃料，还可以进一步加工成各种有用的产品，实现了煤的综合利用。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 有石油的地方就有天然气(主要成分甲烷) 塔里木盆地油气开发 海上采油气 有石油的地方就有天然气。例如，我国新疆的塔里木盆地就蕴藏着丰富的石油和天然气，又如海上采油，在开采出原油的同时也产生大量的天然气，天然气的主要成分是甲烷。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 问题1：汽车尾气是如何产生的? 问题2：如何减少汽车尾气污染? 资料：汽油的主要成分除了含有C、H元素，还含有少量S、N等元素。 汽车尾气污染原因和防治办法 污染原因 防治方法 燃烧产生二氧化硫和氮的氧化物 含碳物质的不完全燃烧能产生一氧化碳和炭黑 碳氢化合物来源于未燃烧的部分燃料是产生光化学烟雾的重要成分 使用清洁燃料 调控反应，保证燃料充分燃烧 调控反应，保证燃料充分燃烧 汽车尾气是空气污染的元凶之一，其主要污染形式是，第一因为含有C元素，所以不完全燃烧会生成一氧化碳和炭黑。第二，甚至还有一些燃料没燃烧直接排放形成光化学污染。第三因为含有S、N元素，所以产生二氧化硫和氮的氧化物。针对这些污染，我们该采取哪些防治方法呢？ 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 增大可燃物与氧气的接触面积 1.调控反应，保证燃料充分燃烧 增大氧气的浓度 根据燃烧模型并结合我们之前所学，我们该如何调控反应，保证燃料充分燃烧呢？燃烧模型中，反应物包括可燃物和氧气，所以可以从调控可燃物或调控氧气两个角度分析。 我们该如何调控可燃物和氧气呢？ 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 增大可燃物与氧气的接触面积 高压喷油嘴（喷射雾状燃油） 发动机中燃料充分燃烧 1.调控反应，保证燃料充分燃烧 你知道有哪些增大可燃物与氧气的接触面积，进而保证充分燃烧的例子吗？ 对，例如把煤粉碎或者制成蜂窝状燃烧。 在汽车发动机在点火时，高压喷油嘴将汽油喷成雾状进入气缸中燃烧，这样增大了汽油和氧气的接触面积，加快了反应。不仅可以使汽油充分燃烧，还可以瞬间获得足够的能量。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 1.调控反应，保证燃料充分燃烧 增大氧气的浓度 汽车涡轮增压器，提高发动机进气能力 那你知道有哪些增大氧气浓度的例子吗，进而保证充分燃烧的例子吗？ 对，例如烧烤时，利用鼓风机鼓入足够多的氧气使木炭燃烧的更充分。 现在有的汽车发动机上，会安装涡轮增压装置，提高发动机的进气能力，从而提高燃油经济性，保证充分燃烧。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 2. 使用清洁燃料 你知道哪些清洁燃料？ 乙醇汽油 乙醇可以由高粱、玉米、薯类等经过发酵而制得，属于可再生能源。其燃烧产物是二氧化碳和水。乙醇汽油是将燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源，在一定程度上减少汽车尾气的污染。 压缩天然气 使用压缩天然气替代汽油作为汽车燃料，不仅节约燃料费用，降低运输成本。还可使C0排放量减少97%，碳氢化合物减少72%，S02减少90%。此外压缩天然气不含铅、苯等致癌的有毒物质，更环保。 乙醇可由高粱、玉米、薯类等经过发酵而制得，属于可再生能源。乙醇燃烧产物是二氧化碳和水。乙醇汽油是将燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源，在一定程度上减少汽车尾气的污染。 也可以用压缩天然气替代汽油，压缩天然气的燃烧值比汽油高，不仅节约燃料费用，降低运输成本。还可使C0排放量减少97%，碳氢化合物减少72%，S02减少90%。此外压缩天然气不含铅、苯等致癌的有毒物质，更环保。 是即便如此，含碳元素的燃料燃烧时总是不可避免的要产生一氧化碳以及排放大量的二氧化碳导致温室效应。那么我们再来认识一种不含碳元素的燃料。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 氢能源 优点：无毒，极易燃，燃烧放出大量热；燃烧产物是水不污染空气。 缺点：需要人工制取，成本高，储存困难 阅读资料一，认识氢能源的优缺点 今天我们来认识一种不含碳元素的燃料高热值的清洁能源，氢气。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 长征五号火箭 氢燃料电池车 但是作为高能清洁燃料，液氢已经在特定的领域开始使用。例如我国运载能力最强的长征五号火箭采用低温液氢作为燃料，又被称为冰箭。作为化学电源的氢氧燃料电池，已被用作汽车的驱动电源。随着科学的发展，人们对氢能源的开发已取得了很大的进展，氢气有望称为主要的能源之一。 一、汽车尾气的产生与防治 第一部分 第二部分 第三部分 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 增大燃料与氧气的接触面积 增大氧气的浓度 使燃烧更加充分 化石燃料 清洁燃料 煤、石油、天然气 乙醇、氢气等 使用燃料对环境影响 ...... 我们来做一下小结。燃料的燃烧反应是人类获得能量的主要来源。燃料包括化石燃料，例如煤、石油、天然气，燃烧产物对空气产生了一定的影响，如空气污染。因此，我们要开发清洁燃料，如乙醇，氢气等。此外，还可以通过增大燃料与氧气的接触面积、增大氧气的浓度等措施，使燃料充分燃烧。从而提高燃料利用率，减少污染。 02 深入认识酒精灯 二、深入认识酒精灯 第一部分 第二部分 第三部分 问题1： 酒精灯是实验室的主要热源，结合燃烧模型，从反应物、生成物、反应条件和能量角度角度思考为什么汽油、煤油不适合作为实验室热源使用？ 项目 酒精灯 汽油灯 煤油灯 点燃 难易程度 容易 比较容易 比较容易 火焰 颜色 明亮澄清，无黑烟 颜色偏黄，产生大量黑烟 颜色偏黄，产生大量黑烟 加热4ml水沸腾所需时间 35秒 31秒 32秒 气味 轻微气味 产生刺激性气味，长时间闻会产生恶心感觉 产生刺激性气味，长时间闻会产生恶心感觉 结论：酒精灯无气味,而煤油灯汽油灯含碳量高,燃烧产生大量黑烟,不采用。 第一部分 第二部分 第三部分 问题2：利用燃烧模型，分析实验室在利用酒精灯加热时可能存在的问题和不足？该怎样优化？ 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 二、深入认识酒精灯 第一部分 第二部分 第三部分 二、深入认识酒精灯 酒精燃烧 物质 能量 反应类型 微粒 反应条件 质量 反应现象 1.用更高浓度的酒精提高挥发性，提高酒精蒸汽浓度等。 2.产物二氧化碳不够环保，选择用不含碳元素的燃料。 寻找放热多的且没有火焰的反应替代酒精燃烧。 最好不用划火柴就可以点燃，但是又不能用太容易被点燃的燃料。 能释放能量但又没有火焰的反应，想办法把能量集中起来用于加热。但不能选容易引起爆炸的反应。 1.最好让酒精和氧气按比例混合. 2.根据需要能量的多少设计大小不同的酒精灯。 第一部分 第二部分 第三部分 优化方案1：提高反应物的浓度 实验器材：铜片、酒精灯、剪刀、火柴、坩埚钳、 实验步骤： 实验目的：提高酒精蒸汽浓度，进而提高火焰温度。 2.制作铜网罩。 1.点燃酒精灯，用温度传感器测定酒精灯火焰温度，熄灭酒精灯。 3.用坩埚钳将铜网罩放到酒精灯上。 4.用温度传感器测定此时酒精灯火焰温度。 5.获得实验结论。 二、深入认识酒精灯 第一部分 第二部分 第三部分 优化方案2：提高氧气的浓度 增氧酒精灯 设计：你能设计出哪些提高氧气浓度的方法？ 二、深入认识酒精灯 第一部分 第二部分 第三部分 二、深入认识酒精灯 评价要素 是否有此表现 我的星星 实验前有方案设计和讨论的过程☆     小组合作分工明确，有序进行实验☆     边实验边记录实验现象☆     正确取用药品，有控制用量的意识☆     对实验结果进行分析、解释和讨论☆     积极主动汇报实验结果☆     其他小组汇报时认真倾听，必要时做记录☆     对汇报的小组进行评价反馈、提问、合理质疑☆   03 自然界中的碳循环 三、自然界中的碳循环 第一部分 第二部分 第三部分 自然界中的碳循环示意图 问题1：从碳循环的角度分析，造成二氧化碳含量增加的主要原因是什么? 温室效应 化石燃料燃烧 第一部分 第二部分 第三部分 问题2：除化学反应，还有哪些途径可提供能量? 太阳能发电 风力发电 地热发电 核能发电 潮汐发电 三、自然界中的碳循环 除了化学反应，还有哪些途径能提供能量？ 。。。。。 那我们应该从哪些方面考虑来开发新能源呢？ 第一部分 第二部分 第三部分 问题2： 阅读资料二，如何从储量、环境影响、成本、技术水平四个方面评价这四种新能源？ 评价新能源的角度 储量 经济成本 环境影响 技术水平 太阳能发电 风力发电 地热发电 核能发电 三、自然界中的碳循环 那我们应该从哪些方面考虑来开发新能源呢？请同学们阅读资料，从储量、环境、成本、技术等方面评价几种新能源。从大家的讨论中，我们发现，新能源各有优缺点，在替代传统化石能源的道路上任重而道远。 第一部分 第二部分 第三部分 三、自然界中的碳循环 新能源的利用可以部分缓解化石燃料耗尽的问题，并在一定程度上减少对环境的污染。从我国2018年中国石油、天然气、煤炭、非化石能源消费占比可以看出，目前越有14%的能源利用来自非化石能源，太阳能等新能源在某些领域已经取得了很好的利用。 2018年中国石油、天然气、煤炭、非化石能源消费占比 2018年中国石油、天然气、煤炭、非化石能源消费占比 天然气 石油 非化石能源 煤 0.078 0.188 0.144 0.59 第一部分 第二部分 第三部分 三、自然界中的碳循环 为了避免温室效应不断加剧，我国在联合国大会上承诺，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。 本节小结 第一部分 第二部分 第三部分 温 度 可燃物 + 氧气 生成物 + 能量 达到着火点 增大燃料与氧气的接触面积 增大氧气的浓度 使燃烧更加充分 化石燃料 清洁燃料 煤、石油、天然气 乙醇、氢气等 使用燃料对环境影响 燃烧反应 化学反应 太阳能、风能、核能等 能量来源 通过本节课的学习我们知道，人类利用的能量主要来自于化学反应尤其是燃烧反应。目前人类利用的燃料有煤、石油、天然气是化石燃料，属于不可再生能源，且在使用过程中会产生一定的污染。为了防治污染，节约能源，一方面要开发清洁燃料，如乙醇，氢气等；另一方面还可以增大燃料与氧气的接触面积，增大氧气浓度等，是燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。此外，太阳能，风能，核能等新能源，在世界能源结构中所占的比例日益增多。 第一部分 第二部分 第三部分 2060年还 很 远 ，让该忙这个事的人去忙吧！ 三、自然界中的碳循环 咋 算 出来的？ 奇 迹 业，你信吗！ 2019年中国石油集团经济技术研究院对外发布了《2050年世界与中国能源展望》，我们不难看出非化石能源，尤其是太阳能和风能等可再生能源所占比例明显增多。全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。 第一部分 第二部分 第三部分 三、自然界中的碳循环 太阳能发电扩大70倍 风力装机容量扩大12倍 核能装机容量扩大5倍 中 国 这片土地上会发生什么 汽车行业完全洗牌，中国再也找不到一辆不是清洁能源的车 中国这片国土上，26%的面积全是森林覆盖，我们享受的这片土地的环境将发生质的飞跃 奇 迹 业，你信吗！ 第一部分 第二部分 第三部分 三、自然界中的碳循环 中国的能 源 困 境将被解决 既 见 未 来 ！何 不 追 逐 ！ 何等剧烈的影响中国这一代人的命运。 2019年中国石油集团经济技术研究院对外发布了《2050年世界与中国能源展望》，我们不难看出非化石能源，尤其是太阳能和风能等可再生能源所占比例明显增多。全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。 $$