7.2化石能源的合理利用（1）导学案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学导学案围绕化石能源的合理利用展开，核心知识点包括煤、石油、天然气的种类、组成及综合利用，以及甲烷的物理性质、可燃性和燃烧化学方程式。课前通过填空预习搭建基础，课中以“探究一至三”分模块深入，从宏观性质到微观组成，再到实验验证，形成连贯知识链。 资料亮点在于注重科学探究与实践，通过甲烷燃烧实验引导学生基于元素守恒猜想验证产物，培养科学思维。结合能源储量讨论树立节约与开发新能源的科学态度与责任，习题设计联系生活实际，帮助巩固知识并提升应用能力。

九年级化学（新人教版上册）导学案 第七单元 能源的合理利用与开发 课题二 化石能源的合理利用 第一课时 化石能源的种类、组成及甲烷的燃烧 姓名： 班级： 日期： ▎ 学习目标 1. 了解化石能源的种类（煤、石油、天然气），知道它们是由古代生物遗骸经过复杂变化形成的不可再生能源。 2. 了解煤、石油、天然气的组成元素及主要用途，认识化石能源综合利用的重要意义。 3. 掌握甲烷的物理性质、可燃性，能正确书写甲烷燃烧的化学方程式。 4. 通过实验探究甲烷燃烧的产物，学习基于元素守恒进行猜想与验证的科学方法。 5. 初步认识化石能源储量有限，树立合理开采、节约能源和开发新能源的意识。 ▎ 课前预习 请阅读教材相关内容，完成下列填空： （一）化石燃料 1. 化石燃料是由古代______的遗骸经一系列复杂变化形成的，属于______能源。 2. 三大化石燃料分别是______、______和______。 （二）煤的组成与利用 3. 煤主要含有______元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素，是复杂的______物。 4. 煤的干馏：将煤______加强热，可得到焦炭、______和______。该过程属于______变化。 （三）石油的组成与利用 5. 石油主要含有______和______两种元素，一般是黏稠的液体，是______物。 6. 石油分馏的原理：利用各成分的______不同进行分离，该过程属于______变化。 （四）天然气 7. 天然气最主要的成分是______（化学式：______），我国是最早利用天然气的国家之一。 8. 农村沼气池中的沼气主要成分也是______，由秸秆、杂草等废弃物在______池中发酵产生。 9. 可燃冰的主要成分是______，具有______高、储量巨大等优点。 ▎ 探究新知 化石燃料是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化形成的，属于不可再生能源。 三大化石燃料分别是煤、石油和天然气。 ▸ 探究一：煤的综合利用 【问题】煤被称为“工业的粮食”“黑色的金子”，它有哪些重要用途？ 性质 黑色固体有光泽，具有可燃 组成元素 主要含有__元素，此外，还含有氢、氧、__、__等元素。 综合利用 可以通过将煤____空气加强热分解或煤与其他物质反应来实现，由此得到许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。煤气是由一氧化碳、氢气和甲烷等组成的混合气体，可用作居民生活燃气 注意：煤隔绝空气加强热分解又叫煤的干馏。 思考：为什么煤的干馏属于化学变化？ 答：因为干馏过程中________________________________________________________。 ▸ 探究二：石油的综合利用 【问题】石油是混合物，如何将其“分而用之”？ 性质 粘稠状液体 组成元素 主要含___、____元素，还有少量氧、___、___等元素 综合利用 将石油____并使用催化剂炼制，再利用各成分的_____不同进行分离，可得到多种燃料和化工原料，使石油得到综合利用。 液化石油气是石油化工的一种产品，加压后可储存在钢瓶中，一般作为燃料使用。 注意：将石油加热并使用催化剂炼制，再利用各成分的沸点不同进行分离，称为石油的分馏。 石油炼制产品 沸点范围 主要用途 汽油 较低 汽车燃料 柴油 中等 卡车、船舶燃料 煤油 中等偏高 航空燃料、照明 润滑油 较高 机械润滑 沥青 最高 筑路材料 液化石油气 最低 家庭燃料 辨析：石油分馏和煤的干馏有何本质区别？ 石油分馏：利用各成分______不同进行分离，属于______变化。 煤的干馏：隔绝空气加强热，生成新物质，属于______变化。 ▸ 探究三：天然气 天然气主要是由碳和氢元素组成的气态碳氢化合物，其中主要的成分是甲烷（CH4）。 1. 甲烷：CH4 ①物理性质：在常温下，甲烷是一种无色、无臭的气体，ρ甲烷___ρ空气，____溶于水。 ②化学性质：具有________ 2. 甲烷燃烧的实验探究 ▸ 【实验原理】 根据元素守恒，甲烷（CH₄）含C、H两种元素，燃烧时与氧气反应，可能生成______和______。 ▸ 【实验用品】 甲烷气体（或天然气）、烧杯、澄清石灰水、火柴 ▸ 【实验装置】 ▸ 【实验步骤与记录】 步骤 操作 现象 结论 步骤一 点燃甲烷，在火焰上方罩一个干燥的烧杯 烧杯内壁出现______ 说明有水生成，含H元素 步骤二 迅速倒转烧杯，注入少量澄清石灰水，振荡 澄清石灰水______ 说明有CO₂生成，含C元素 ▸ 【实验结论】 （1） 甲烷具有______性。 （2）甲烷中含有______元素和______元素。 （3）化学方程式： ▸ 【注意事项】 点燃甲烷前必须______！因为甲烷与空气混合遇明火可能发生爆炸。 3. 来源 （1）池沼中产生的沼气的主要成分是甲烷。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就会产生沼气（可再生能源），可用作燃料。 （2）海底中的“可燃冰” 【形成】可燃冰是在高压和低温条件下形成的 【主要成分】甲烷水合物 【优点】具有热值高、储量巨大等优点，有望成为未来新能源。 【利用】如果开发和利用不当，有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。 【思考与讨论】如果按下表所示的化石能源储量和年产量，估算大约多少年后将可能没有可开采的煤、石油和天然气。在下图中表示你的估算结果，并谈谈你对化石能源使用与开发的看法。 ▎ 课堂练习 一、单选题 1．下列物质属于化石燃料的是 A．柴草 B．天然气 C．酒精 D．一氧化碳 2．在海底发现的天然气水合物被科学家称为“未来能源”。天然气的主要成分是 A．酒精 B．一氧化碳 C．甲烷 D．氢气 3．下列有关燃料与能源的说法正确的是 A．石油是一种可再生能源 B．酒精燃烧不产生温室气体 C．发现天然气泄漏后应立即打开排气扇通风 D．调大燃具进风口，可解决燃烧冒黑烟问题 4．下列变化属于化学变化的是 A．石油分馏 B．煤焦化 C．汽油挥发 D．空气液化 5．下列关于天然气、煤、石油的说法正确的是 A．天然气的主要成分是甲烷 B．石油的分馏和煤的气化、液化、焦化都是化学变化 C．煤在空气中加强热制得焦炭、煤焦油和煤气等产品 D．石油是一种由沸点不同的化合物组成的混合物，不加热就可以直接燃烧 6．点燃下列混合物不可能会引起爆炸的是 A．甲烷和空气 B．H2和CO C．面粉和空气 D．H2和O2 7．燃料、能源与生活息息相关，下列说法正确的是 A．石油分馏利用石油中各组分的沸点不同 B．将煤液化加工成汽油属于物理变化 C．化石燃料燃烧不会加剧温室效应 D．天然气属于可再生能源 8．家用燃料历经“木柴→煤→液化石油气→天然气”的更新过程。下列有关其更新的理由不正确的是 A．燃料使用更便捷 B．都是可再生能源 C．燃料燃烧更清洁 D．燃料燃烧更充分 9．下列关于资源、能源的说法不正确的是 A．煤燃烧产生的二氧化硫在空气中容易形成酸雨 B．煤、石油、天然气都是混合物 C．化石燃料都是可再生能源 D．石油综合利用更有价值的途径是改变石油中各成分的分子结构 近年来，我国科学家在能源研究中取得重要进展，通过低温液化将天然气制成液态甲烷储存，大幅节省运输空间。回答下面三道小题。 10．天然气是化石燃料之一，下列物质与天然气同属于化石燃料的是 A．石油 B．太阳能 C．乙醇 D．氢气 11．天然气液化过程中发生的改变是 A．甲烷分子质量变小 B．甲烷分子间的间隔变小 C．甲烷分子停止运动 D．甲烷分子化学性质改变 12．家庭使用天然气后，关闭天然气阀门的灭火原理是 A．隔绝空气 B．降低可燃物的着火点 C．隔离可燃物 D．使温度降低到可燃物的着火点以下 13．2025年10月9日，十五运会和残特奥会火种采集仪式在广州南沙科考码头举行。火种源自南海1522米深处的可燃冰，可燃冰的主要成分是甲烷水合物。下列有关说法错误的是 A．可燃冰属于不可再生能源 B．甲烷中碳元素的质量分数为75% C．甲烷由碳原子和氢分子构成 D．甲烷充分燃烧时可观察到蓝色火焰 二、填空题 14．我们从柴薪进入到燃煤再到天然气的普及（如图1），家用燃料的变迁见证了中国经济的发展。根据图示及相关知识回答下列问题： (1)人类利用的能量大多来自化石能源，如煤、石油和天然气等，这些化石能源都是__________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)日常生活中，当燃气灶的火焰呈现黄色，锅底出现黑色物质时，就需要调节灶具的进风口，使燃料能充分燃烧。这是因为燃料不能充分燃烧，通常会__________（填字母）。 a．放出更多的热量 b．使燃料的利用率提高 c．浪费资源，且污染空气 (3)工业上利用廉价的煤炭资源生产甲烷的过程如图1所示。 反应器1：在催化剂和高温的条件下，煤粉（即C）与发生反应生成CO和，该反应的化学方程式为____________________；在这个反应中，水失去氧而变成氢气。这种含氧化合物里的氧被夺去的反应属于__________（填“氧化”或“还原”）反应。 反应器2：600-700℃时，CO与发生反应生成甲烷和水，此过程中，参加反应的CO与的分子个数比为__________（填最简整数比）。 (4)分别充分燃烧1 kg天然气和煤所产生的和的质量如图2所示，据此分析，__________（填“煤”或“天然气”）的燃烧对环境影响较小。 参考答案 课前预习答案 1. 生物；不可再生 2. 煤；石油；天然气 3. 碳（C）；混合物 4. 隔绝空气；煤气；煤焦油；化学 5. 碳（C）；氢（H）；混合物 6. 沸点；物理 7. 甲烷；CH₄ 8. 甲烷（CH₄）；密闭（沼气） 9. 甲烷水合物；热值 探究一：煤的综合利用 性质 黑色固体有光泽，具有可燃 组成元素 主要含有碳元素，此外，还含有氢、氧、氮、硫等元素。 综合利用 可以通过将煤隔绝空气加强热分解或煤与其他物质反应来实现，由此得到许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。煤气是由一氧化碳、氢气和甲烷等组成的混合气体，可用作居民生活燃气 【思考】干馏过程中煤分解生成了焦炭、煤焦油、煤气等新物质，有新物质生成，属于化学变化。 探究二：石油的综合利用 性质 粘稠状液体 组成元素 主要含碳、氢元素，还有少量氧、硫、氮等元素 综合利用 将石油加热并使用催化剂炼制，再利用各成分的沸点不同进行分离，可得到多种燃料和化工原料，使石油得到综合利用。 液化石油气是石油化工的一种产品，加压后可储存在钢瓶中，一般作为燃料使用。 辨析：沸点；物理；化学 探究三：天然气 1.< 极难 可燃性 2.二氧化碳 水 【实验步骤与记录】 步骤 操作 现象 结论 步骤一 点燃甲烷，在火焰上方罩一个干燥的烧杯 烧杯内壁出现水雾 说明有水生成，含H元素 步骤二 迅速倒转烧杯，注入少量澄清石灰水，振荡 澄清石灰水变浑浊 说明有CO₂生成，含C元素 【实验结论】 （1） 甲烷具有可燃性。 （2）甲烷中含有碳元素和氢元素。 （3）化学方程式： 【注意事项】验纯 【思考与讨论】 化石能源是不可再生能源，储量有限，有计划的开采，防止过度，节约，合理利用。 课堂练习答案 1-13 BCDBA BABCA BCC 14.(1) 不可再生 (2) c (3) 还原 1 : 3 (4) 天然气 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $