11.2 化学与能源开发-2024-2025学年九年级化学鲁教版（2024）下册

配套中学鲁教版（2024年） 化学与能源开发 一、教材分析 内容编排：本章节在教材中的位置体现了化学与社会发展的紧密联系，是在学生学习了化学基本概念和化学反应原理等知识的基础上，进一步探讨化学在能源开发领域的重要作用和应用。内容上先介绍了能源的分类和重要性，让学生对能源有一个宏观的认识，再重点讲述化学能与电能的相互转化，如原电池的原理和应用，以及新能源的开发利用等，使学生了解化学在解决能源危机和可持续发展方面的关键作用。 知识结构：从能源的现状和需求引出化学能的转化，以原电池为核心知识，详细阐述了化学能转化为电能的原理、装置和条件等，构建了从理论到实践的知识体系。同时，还拓展到氢能、太阳能、风能等新能源的开发利用，使学生对能源开发的多样性和前沿性有一定的了解，体现了化学学科知识与社会实际的有机结合。 能力培养：教材通过设置实验探究、思考讨论等环节，培养学生的观察能力、实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，以及科学探究精神和创新意识。例如，让学生通过实验探究原电池的构成条件和工作原理，培养学生的动手实践和科学思维能力。 情感教育：强调能源与环境的关系，使学生认识到能源开发和利用过程中对环境的影响，培养学生的环保意识和社会责任感。同时，介绍新能源的开发利用，激发学生对化学学科的兴趣和对未来能源发展的关注，树立可持续发展的观念。 二、教学目标 化学观念目标： 形成 “化学变化伴随能量变化” 的观念，理解化学能与热能、电能等其他形式能量之间可以相互转化，并能从能量转化的角度认识化学反应的价值。 认识到能源是人类生存和发展的重要物质基础，了解不同类型能源的特点和利用方式，树立正确的能源观，理解可持续发展的能源战略的重要性。 科学思维目标： 通过对原电池原理的探究和学习，培养学生的逻辑思维能力，能够从宏观现象和微观粒子的变化两个角度分析原电池反应的本质，理解氧化还原反应在原电池中的应用。 运用比较、分类、归纳等方法，对不同的能源进行分类和比较，分析各种能源的优缺点，培养学生的系统思维能力和综合分析问题的能力。 科学探究目标： 经历原电池实验的探究过程，学会提出问题、作出假设、设计实验方案、进行实验操作、收集和分析实验数据、得出结论等科学探究的方法和步骤，提高学生的科学探究能力。 通过对新能源开发利用的资料收集和讨论，培养学生的自主学习能力和信息收集处理能力，能够对新能源的发展前景和面临的挑战提出自己的见解和建议。 科学态度与责任目标： 培养学生严谨的科学态度，在实验探究和学习过程中尊重事实、注重证据，勇于质疑和创新。 使学生认识到能源开发和利用对社会发展和环境的重要影响，增强学生的环保意识和社会责任感，引导学生关注能源问题，积极参与到能源节约和新能源开发的行动中来。 通过了解我国在材料科学领域的成就和发展，增强学生的民族自豪感和自信心，培养学生的爱国主义情怀。 三、教学重难点 教学重点： 原电池的原理：理解原电池的概念、构成条件和工作原理，掌握电极反应式的书写方法，是本章节的核心知识，也是后续学习电化学知识的基础。 化学能与电能的相互转化：认识化学能转化为电能在实际生活中的应用，如干电池、蓄电池等，以及电能转化为化学能的电解原理，了解电解在工业生产中的重要作用。 新能源的开发利用：了解常见新能源如氢能、太阳能、风能、核能等的特点、开发利用现状和发展前景，认识新能源在解决能源危机和环境污染问题中的重要意义。 教学难点： 原电池的微观原理：从微观角度解释原电池中电子的定向移动、离子的迁移以及电极反应的发生过程，需要学生具备一定的抽象思维能力和对氧化还原反应本质的深入理解。 电极反应式的书写：根据原电池的总反应式和电极材料，正确判断正负极，写出电极反应式，对于学生来说具有一定的难度，需要通过大量的练习和实例分析来掌握。 新能源开发中的技术难题和成本问题：理解新能源开发过程中所面临的技术挑战、成本限制以及对环境的潜在影响等，需要学生综合考虑多方面的因素，进行深入的思考和分析。 四、教学过程 导入：同学们，我们的生活离不开能源，大家能说说我们日常生活中都使用哪些能源吗？（学生回答如煤炭、石油、天然气、电等）很好，那大家知道这些能源都是怎么来的吗？又面临着哪些问题呢？今天我们就一起来学习化学与能源开发。 知识讲解： 能源的分类和现状：首先，我们来了解一下能源的分类。能源可以分为可再生能源和不可再生能源，像煤、石油、天然气这些化石燃料，它们是在漫长的地质年代中形成的，用完了就很难在短时间内再生，所以属于不可再生能源；而太阳能、风能、水能、地热能等，它们可以在自然界中不断地得到补充，属于可再生能源。目前，我们人类使用最广泛的能源是煤、石油和天然气等化石燃料，但是这些化石燃料正面临着枯竭的危机，而且它们的大量燃烧还会对环境造成严重的污染，比如会产生二氧化碳导致温室效应，产生二氧化硫、氮氧化物等造成酸雨等。所以，开发和利用清洁高效而又用之不竭的新能源，是我们 21 世纪人类面临的重要课题。 清洁高效的氢能：接下来，我们来认识一种很有前途的新能源 —— 氢能。氢气作为燃料，有很多优点，它的放热量高，每升氢气放出的热量是 1 千克汽油的 3-4 倍；而且清洁无污染，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”；此外，它的来源广泛，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，形成一个循环。但是，氢气这种能源目前还没有得到广泛应用，大家知道是为什么吗？（学生思考回答）对，目前还没有合适的方法制取廉价的氢气，成本比较高，而且氢气的储存和运输也不安全、不方便。老师给大家展示一个最理想的氢能源循环体系图，在光催化剂的作用下，通过水的分解实现由太阳能到化学能的转变；通过燃料电池内的化学反应实现由化学能向电能的转变。 化学电池：在我们的生活中，电池是一种很常见的将化学能转化为电能的装置，比如干电池、蓄电池、手机和相机用的锂电池等。那电池中的电能是怎样产生的呢？我们来做一个实验探究一下。（老师演示实验：用砂纸擦去锌片表面的氧化膜，用导线将碳棒与电流计正极相连，锌片与电流计负极相连，然后碳棒、锌片一起插入盛有稀硫酸的烧杯中）大家观察到什么现象了？（学生回答：电流计的指针发生偏转，锌片表面变色，碳棒表面有气泡产生）非常好，这说明在这种条件下化学变化可以产生电流，将化学能转化为电能。这个装置就是一个简单的原电池，原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。在原电池中，一般较活泼的金属作为负极，失去电子发生氧化反应；较不活泼的金属或石墨等作为正极，溶液中的阳离子在正极上得到电子发生还原反应。 课堂互动： 小组讨论：现在我们来分组讨论一下，除了我们刚才讲的氢能和化学电池，你们还知道哪些新能源？它们各自有什么优缺点？（学生分组讨论，然后每组派代表发言）同学们说得都很不错，像太阳能、风能、核能、潮汐能、地热能等都是新能源，它们有的能量巨大，有的清洁无污染，有的分布广泛，但也都存在一些技术难题或成本较高等问题。 问题解答：大家在学习过程中有什么问题吗？可以提出来我们一起讨论。（学生提问，老师解答） 课堂总结：好，今天我们学习了化学与能源开发的相关知识，了解了能源的分类和现状，认识了氢能的优点和目前存在的问题，还知道了化学电池的工作原理以及一些常见的新能源。希望同学们通过这节课的学习，能够认识到能源对我们人类社会发展的重要性，以及化学在能源开发中所起的关键作用，在日常生活中要养成节约能源的好习惯，关注新能源的发展。 课后作业：课后请大家查阅资料，了解一种新能源的开发利用现状和发展前景，写一篇小短文，下节课我们来一起分享。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$