跨学科实践活动3 调查家用燃料的变迁与合理使用（同步课件）化学新教材沪教版九年级上册

沪教版九年级上册 第4章 认识化学反应 跨学科实践活动3 调查家用燃料的变迁与合理使用 1 如何让燃料燃烧得更充分 2 调查家用燃料的变迁 1 学习内容导览 2 1.通过调查家用燃料的变迁，认识常见家用燃料的组成、性质与特点，了解燃料充分燃烧的条件，能从资源、环境角度评价不同燃料。 2.通过对比不同年代家用燃料的获取方式、燃烧效率、污染程度，初步建立燃料选择的思维模型，学会从化学视角分析能源与环境问题。 3.感受能源变革对社会生活的影响，树立节约能源、绿色环保的意识，体会化学在合理利用能源、改善生活与保护环境中的价值。 重点：家用燃料的变迁与对比；燃料充分燃烧的条件与措施。 难点：从化学、环境、社会多维度综合评价燃料；建立合理使用燃料、兼顾能源与环境的跨学科思维。 素养锚定·课标定位 社会生产、家庭生活都要消耗能量。燃料是最重要的能量载体，是人类获得能量的重要来源。 燃料的更新换代，是人类社会不断进步的重要标志之一。 你家今天做饭用什么燃料？三十年前的爷爷奶奶家呢？ 情境导入·问题启思 调查家用燃料的变迁 01 5 一、调查家用燃料的变迁 问题一 用一张调查表，记录家用燃料的变迁 家用燃料的变迁反映了技术变革给生活带来的便利。请按表对城区、乡镇、农村的家用燃料使用情况进行调查和汇总，并写成调查报告。 区域 使用过的家用燃料 （名称、使用年代） 获取方式 燃烧效率 污染程度 城 区 乡 镇 农 村 分层研学·探理悟新 一、调查家用燃料的变迁 问题二 城区家庭的燃料，走过了这样一条路 柴草 / 秸秆 建国前后 自家收集 烟熏火燎 煤球 / 蜂窝煤 上世纪 60—80 年代 煤店购买 炉灰多、污染重 液化石油气 上世纪 90 年代 钢瓶换气 干净、火焰可调 天然气 2000 年以后 管道入户 高效、清洁、安全 观察结论：城区燃料一步步从"固体"走向"气体"，从"自家取"走向"管道送"，燃烧效率越来越高，污染越来越小。 分层研学·探理悟新 一、调查家用燃料的变迁 问题三 乡镇家庭：柴草退得慢，煤与液化气接力 时期 主要燃料 获取方式 燃烧与污染特点 上世纪 80 年代前 柴草、秸秆为主 田间收集、山上砍柴 热效率低，烟熏，灰分大 90 年代 柴草 + 煤球混用 煤店买煤，自制煤球 比柴草耐烧，二氧化硫排放明显 2000 年后 液化石油气钢瓶 换气点送气上门 火焰干净，炒菜火候足 近年 部分乡镇通管道天然气 管网入户，按表计量 更清洁，省去换瓶麻烦 乡镇节奏比城区慢约 10—20 年，柴草与煤长期并存，目前正处在向液化气、天然气过渡的阶段。 分层研学·探理悟新 一、调查家用燃料的变迁 问题四 农村家庭：柴草之外，还多了一种"绿色燃料" 除了柴草、煤、液化气，农村还有自己独特的燃料路线： 传统阶段 秸秆、木柴为主 自家积攒，几乎不花钱 烟熏厨房，污染较重 山区还会烧牛粪饼 沼气阶段 人畜粪便 + 秸秆入沼气池 发酵产生甲烷（CH₄） 管道通入厨房当燃气 残渣还是好肥料 当前阶段 液化气钢瓶进入寻常农家 部分新农村通天然气 电炊具（电磁炉、电饭煲）普及 柴灶逐渐退出厨房 农村的独特之处在于"沼气"——把废物变成燃料，是化学与生活结合的典型例子。 分层研学·探理悟新 问题五 思考 1：是什么原因推动了燃料的变迁？ 一、调查家用燃料的变迁 从化学视角看，至少有四股力量在共同推动： ① 燃料形态：固体 → 气体 气体燃料与氧气接触更充分，燃烧效率高，不易产生黑烟和废渣。 ② 获取方式：自取 → 管道 从砍柴、挑煤到拧开燃气灶，燃料获取成本越来越低，生活越来越方便。 ③ 环境压力：减少污染 燃煤产生 SO₂、烟尘，柴草熏黑厨房；清洁燃料是改善空气质量的必然选择。 ④ 技术进步：开采与输配 石油、天然气勘探、管道输送、钢瓶制造等工业能力，让"用好燃料"成为可能。 分层研学·探理悟新 问题五 思考 2：未来家用燃料会走向哪里？ 一、调查家用燃料的变迁 沿着"更清洁、更高效、更可再生"的方向，可以看到四条线索： 更清洁 低碳、零碳 减少 CO₂、SO₂、NOₓ 排放 应对全球气候变暖 更高效 单位质量放热更多 燃烧更充分 灶具、炉具同步升级 更可再生 生物质燃料、乙醇 氢能（H₂） 取自自然、可循环 与电力融合 电磁炉、电陶炉、电饭煲 电来自风电、光伏、水电 "电气化"是重要方向 一句话：未来燃料 = 清洁能源 + 可再生 + 与电力系统深度融合。 分层研学·探理悟新 问题五 思考 3：乙醇作燃料，优势与不足各是什么？ 一、调查家用燃料的变迁 乙醇 就是我们常说的酒精，可以由玉米、甘蔗、秸秆等发酵制取。 优势 可再生：由农作物、秸秆发酵制取，可循环 燃烧较充分：分子中含氧，CO、烟尘排放少 污染较小：比汽油燃烧更清洁 可混合使用：乙醇汽油 E10 已在我国推广 不足 热值偏低：比汽油低约 1/3，续航下降 与人争粮：用玉米造乙醇，影响粮食安全 有腐蚀性：对部分橡胶、金属部件有腐蚀 生产耗能：制取过程本身要消耗能量 理性看待：乙醇是"过渡性清洁能源"，未来更倾向用秸秆等纤维素原料（第二代乙醇）。 分层研学·探理悟新 问题六 燃料变迁的背后，是人类对"更清洁、更高效"的不懈追求 一、调查家用燃料的变迁 把各组的调查表汇总到班级展板，可以得到这样三条结论： 01 家庭燃料整体经历了 柴草 → 煤 → 液化石油气 → 天然气 的变迁路径，城区最早、乡镇居中、农村最晚。 02 变迁的方向高度一致：固体 → 气体、低效率 → 高效率、高污染 → 低污染。 03 未来方向是清洁能源、可再生能源、与电力融合，乙醇、氢能、电气化是关键词。 分层研学·探理悟新 知识总结 城区家庭的燃料 乡镇家庭的燃料 城区燃料一步步从"固体"走向"气体"，从"自家取"走向"管道送"，燃烧效率越来越高，污染越来越小 乡镇节奏比城区慢约 10—20 年，柴草与煤长期并存，目前正处在向液化气、天然气过渡的阶段。 农村家庭的燃料 调查家用燃料的变迁 一、调查家用燃料的变迁 分层研学·探理悟新 【例1】今年六五环境日主题为“全面推进美丽中国建设”，下列美丽乡村建设活动中的做法不正确的是（ ） A．铺设管道，实现雨水、污水分离处理 B．燃料改革，尽量实现煤改气、煤改电 C．收割麦田之后，秸秆焚烧简易化处理 D．宣传节能意识，施行阶梯电价、水价制 C 一、调查家用燃料的变迁 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】人类发展史也是利用燃料的历史家庭燃料使用的变迁，改变了人们的生活，提高了生活质量。家庭使用燃料分类如图所示。下列分析正确的一项是（ ） A．家庭最先使用的是天然气 B．蜂窝煤比煤球燃烧更充分 C．煤油是煤分解得到的产品 D．家庭燃料未来方向是煤气 B 一、调查家用燃料的变迁 典例剖析·逻辑释疑 如何让燃料燃烧得更充分 02 17 二、如何让燃料燃烧得更充分 问题一 用表调查"怎样烧才充分" 对五种常见家用燃料，分别调查两件事：采取什么措施，以及背后的化学原理。 燃料类型 使燃料充分燃烧的措施 原理 柴 草 煤 液化石油气 天然气 酒 精 分层研学·探理悟新 问题二 固体燃料：柴草与煤，怎样烧才更旺？ 二、如何让燃料燃烧得更充分 柴 草 措施：柴草架空堆放、留通风空隙；用风箱或鼓风机鼓风；烧柴时拨开积灰。 原理：架空增大柴草与空气的接触面积；鼓风提供充足氧气，燃烧更充分。 煤 措施：把煤制成蜂窝煤（打孔）；煤炉底部进风孔可调；用鼓风机助燃。 原理：蜂窝煤的孔让空气进入煤球内部，增大接触面积；调节进风控制氧气量。 共同规律：让燃料与氧气"多接触、多供氧"。 分层研学·探理悟新 二、如何让燃料燃烧得更充分 问题三 气体与易挥发燃料：让燃料先"气"起来 燃料 使燃烧更充分的措施 化学原理 液化石油气 灶具喷嘴喷出燃气 调节风门，吸入一次空气 燃气与空气在燃烧器内预混合，喷出时燃烧更完全。 天然气 灶头多火孔设计 调节风门控制一次空气量 多孔扩散增大火焰与空气接触面；蓝色火焰表示充分燃烧。 酒精 酒精灯加灯芯 用外焰加热 灯芯使酒精汽化；外焰与空气接触最充分，温度最高。 共同规律：让燃料"汽化/雾化"后，再与空气充分混合。 分层研学·探理悟新 问题四 思考讨论：把化学原理用到汽车发动机上 二、如何让燃料燃烧得更充分 问题 1　汽车气缸为什么要把汽油或柴油喷成雾状？ 喷成雾状后，油滴被分散成无数微小颗粒，极大增大了燃料与空气的接触面积，使燃油迅速汽化并与空气均匀混合，燃烧更充分、更迅速，从而提高热效率、减少污染物排放。 问题 2　为什么柴油车尾气常常冒黑烟？ 柴油黏度大、不易挥发，与空气混合不如汽油均匀；在加速、超载或工况变化时，局部氧气不足，柴油发生不完全燃烧，烃类裂解生成细小的碳颗粒（碳烟），随尾气排出就形成了黑烟。 这也是为什么现代柴油车都要加装"颗粒捕集器（DPF）"来捕捉碳烟颗粒。 分层研学·探理悟新 问题五 让燃料烧得充分，其实只靠两件事 二、如何让燃料燃烧得更充分 ① 增大接触面积 架空柴草 · 煤粉打孔 燃料雾化 · 多孔灶头 灯芯引导酒精汽化 ② 提供充足氧气 风箱鼓风 · 炉底进风 灶具风门调节 空气与燃料预混合 氧气不足 → 不完全燃烧 → 放热少、冒黑烟、污染重 接触面积小 → 反应慢、内部未燃尽 → 浪费能源 分层研学·探理悟新 问题五 合理使用燃料，从今晚家里的灶台开始 二、如何让燃料燃烧得更充分 家里可以这样做： 炒菜时把火焰调到蓝火，不冒黄烟 定期清理锅底和灶头积碳 做饭完及时关火，不空烧 鼓励家长选择清洁燃料和节能灶具 我们要带走的观念： 燃料变迁 = 化学工业进步的缩影 充分燃烧 = 接触面积 + 充足氧气 节约燃料 = 节约资源 + 保护环境 未来方向 = 清洁、可再生、电气化 分层研学·探理悟新 知识总结 如何让燃料燃烧得更充分 增大接触面积 架空柴草 · 煤粉打孔 燃料雾化 · 多孔灶头 灯芯引导酒精汽化 提供充足氧气 二、如何让燃料燃烧得更充分 风箱鼓风 · 炉底进风 灶具风门调节 空气与燃料预混合 分层研学·探理悟新 【例2】在山区，松针、木柴、煤都是常用的燃料。做饭时，人们通常先点燃松针，再用燃烧的松针引燃木柴。下列说法错误的是（ ） A．人们通常先点燃松针，是因为松针的着火点较低，易燃烧 B．木柴燃烧时，将木柴架空，可以增大木柴与氧气的接触面积 C．炒菜时油锅着火，应立刻盖上锅盖灭火 D．用炉灰盖灭燃烧的煤，主要灭火原理是移除可燃物 D 二、如何让燃料燃烧得更充分 典例剖析·逻辑释疑 【变式2】许多烧烤店都改用空心的机制炭（如图）作燃料代替传统的木炭。引燃机制炭可以使用固体酒精，盖灭燃着的机制炭可以使用炭灰。下列判断错误的是（ ） A．机制炭的着火点比酒精的着火点高 B．使用酒精引燃会降低机制炭的着火点 C．炭灰可以隔绝空气而使燃烧的炭熄灭 D．与木炭相比，机制炭做成空心可以增大与空气的接触面积 B 二、如何让燃料燃烧得更充分 典例剖析·逻辑释疑 调查家用燃料的变迁 如何让燃料燃烧得更充分 调查家用燃料的变迁与合理使用 增大接触面积 提供充足氧气 从燃烧效果、储存、环境保护、成本等角度理解家用燃料的变迁 结合燃料的性质与燃烧的条件，理解改变燃料加工方式、改进燃烧装置等对燃料合理使用的意义 体系梳整·认知升华 1．某兴趣小组同学对社区居民的家用燃料开展以下项目化研究。 项目一：认识燃料变迁 家用燃料经历了如图所示的变迁过程，并将逐步向理想燃料发展。 (1)煤、石油和天然气都属于__________ (填“可再生”或“不可再生”)能源。 项目二：探究燃料使用 (2)燃烧柴草时，通常要架空柴草，此操作是为了___________________________。 不可再生 增大可燃物与氧气的接触面积，使燃料充分燃烧 当堂诊学·成效校验 (3)燃料不充分燃烧不仅浪费资源，还有可能产生有害气体。管道煤气改用天然气之后，应将燃气灶的进风口_______(填“调大”或“调小”)，才能保证天然气充分燃烧。 (4)为防止天然气泄漏造成危险，燃气公司给用户安装了燃气报警器。你认为燃气报警器应安装在灶具的_______ (填“上方”或“下方”)。 项目三：认识新能源 (5)氢气作为新能源，具有广阔的发展前景，是一种清洁的高能燃料。氢气被认为是清洁燃料的原因是______________________________________________。 调大 上方 氢气燃烧只生成水，不会对环境造成污染 当堂诊学·成效校验 2.某项目小组围绕“家用燃料的变迁与合理使用”展开项目式学习。 (1)小组同学了解到燃料的变迁主要经历了紫草→煤→液化石油气→天然气的阶段。现家用天然气的主要成分是什么？（写化学式） (2)分析家用燃料的变迁，请你预测未来燃料应具有的特点。（写出一条即可） 【答案】(1)CH4 (2)清洁无污染（或热值高、可再生等） 当堂诊学·成效校验 3．家用燃料的使用，经历了如图过程（括号中是燃料的主要成分）。 下列说法不正确的是 A．天然气完全燃烧是化合反应 B．煤燃烧时会放出SO2和NO2等污染物 C．天然气的氢元素含量高于液化石油气 D．将煤做成蜂窝状，是为了增大燃料与氧气的接触面积 A 当堂诊学·成效校验 4．我国将力争2060年前实现碳中和，CO2的捕捉是减少碳排放的措施之一、在实际生产中，常采用足量NaOH溶液来“捕捉”(吸收)CO2，部分流程图如下： (1)实现碳中和主要是为了减缓__________效应。 (2)捕捉室中NaOH溶液常喷成雾状，优点是_____________________________________________________________________。 温室 增大气液反应物的接触面积，既加快反应速率又提高 CO2的吸收率 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 沪教版九年级上册 33 $