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

跨学科实践活动3　调查家用燃料的变迁与合理使用 年级 九年级 学科 化学 课型 跨学科实践活动课 教材 新教材沪教版九年级上册第4章跨学科实践活动3 教学目标 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。 教学重点 家用燃料的变迁与对比；燃料充分燃烧的条件与措施。 教学难点 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。 教材分析 本课是沪教版九年级上册第4章「认识化学反应」中的跨学科实践活动3，也是全章的收束。学生在本章已经掌握了燃烧的三个条件、灭火的三条原理，也理解「增大接触面积、提供充足氧气能让燃烧更充分」这一结论。但这些都是从实验里得到的化学道理，还没有被放到真实的社会生活中去用。本活动第一次把化学知识推到能源与环境这个更大的场景中：燃料的每一次更新换代，背后都是燃烧效率、污染物排放、获取成本与输送技术共同作用的结果。它既是本章燃烧知识的综合运用，也是化学与历史、地理、工程技术、环境科学的一次真实交汇，为高中阶段学习化学反应与能量、能源的合理利用埋下伏笔。 教材的编写采用项目式学习的结构，两条主线并行。第一条主线是「调查家用燃料的变迁」：先用一张调查表把城区、乡镇、农村三个区域的燃料使用情况铺开，再分别梳理三地的变迁路径，最后归纳出「固体→气体、低效率→高效率、高污染→低污染」这一共同方向，并展望清洁能源、可再生能源与电力融合的未来。第二条主线是「如何让燃料燃烧得更充分」：从柴草架空的传统经验讲到灶具风门、多孔灶头、汽油雾化这些现代技术，最后收敛为「增大接触面积」和「提供充足氧气」两件事，并用汽车发动机的实例把原理推到真实工程中。两条主线一「看变迁」、一「讲道理」，最后在「合理使用燃料」这个落点上合流。教学中要舍得给学生留出讨论和表达的空间——本活动的价值不在于记住多少条结论，而在于学会用化学的眼光去看待身边的选择。 学情分析 1.已有基础：学生已经掌握了燃烧的三个条件和灭火的三条原理，知道燃料燃烧需要与氧气接触、需要达到着火点，能说出「架空柴草」「用风门调节进风」这类做法的化学道理。生活中他们对家用燃料也有直接经验——多数学生见过天然气灶，部分学生见过液化气钢瓶，少数学生见过或听说过柴灶与沼气池；对「为什么要用天然气」「为什么不能烧秸秆」这类问题也有感性的认识。 2.可能遇到的困难与对策：本活动的难点不在计算也不在实验，而在「多维度评价」这个思维动作。学生容易在三处出问题。一是只会从单一角度评价燃料：谈到煤就只会说「污染大」，谈到天然气就只会说「干净」，说不出燃烧效率、获取方式、储运安全、成本这些维度。教学中要用调查表的四个栏目（使用年代、获取方式、燃烧效率、污染程度）强制学生逐项对照，把「多维度」变成表格里的具体动作。二是把「热值高」与「燃烧充分」混为一谈：天然气热值高是因为它单位质量完全燃烧放出的热量多，而柴草烧不旺是因为燃烧不充分，两者是「燃料本身的性质」与「燃烧进行的程度」两回事。要借本课的两条主线把这个区别讲清——环节一讲的是「选什么燃料」，环节二讲的是「怎么把选定的燃料烧好」。三是对「清洁燃料」的理解绝对化：学生容易认为天然气就是完全清洁的，忽略它仍然是化石能源、燃烧仍产生二氧化碳。这正好是本课要培养的辩证眼光，可以借乙醇「优势与不足」那张表让学生体会——任何燃料都有取舍，没有绝对完美的选项。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【情境引入】先做一个小调查：你家今天做饭用的是什么燃料？三十年前，你的爷爷奶奶家做饭又用什么？ 【学生回答】现在家里用的是天然气，拧开灶头就有火；爷爷奶奶家以前烧柴草或煤球，要自己收集、自己搬。 【讲解】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，看似只是灶台上升起的火苗变了模样，实际上是人类社会不断进步的重要标志之一。 【过渡】这节课我们做一次跨学科的实践调查：先沿着时间线看家用燃料是怎么一步一步变过来的，再回过头来讨论一个更实际的问题——不管烧什么，怎样才能烧得更充分、更省、更干净。 1.用两个对比性的问题开场：「你家今天」与「三十年前爷爷奶奶家」形成时间跨度，学生自己的家庭经验就是最好的调查素材，参与感从第一分钟就建立起来。 2.把「燃料」提升为「文明标志」：导入不满足于罗列燃料种类，而是点出燃料换代与社会进步的关系，为后面跨学科的视角定调。 3.预告两条主线：一句过渡同时交代了本课的两条主线（看变迁、讲道理），学生知道接下来要做什么、为什么这么做。 环节一　调查家用燃料的变迁 活动一　用一张调查表记录燃料的变迁 【实践活动】家用燃料的变迁反映了技术变革给生活带来的便利。请按下面的表对城区、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。 调查表的栏目有四个：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；调查对象分三类：城区、乡镇、农村。 【方法提示】四个栏目不是随便列的，它们正好对应评价一种燃料的四个角度：用了什么（燃料本身）、怎么得到（获取成本与便利）、烧得怎么样（能量利用）、排了什么（环境影响）。调查时四个栏目都要填，只填一两个就失去了比较的意义。 【学习任务】课前分小组完成调查，课上把三组的调查结果汇总到班级展板上对比。如果某一栏查不到准确数据，可以用「高/中/低」作定性描述，但要写清楚依据。 1.用一张调查表把「多维度评价」落到实处：四个栏目对应四个评价角度，学生填表的过程就是逐项对照的过程，比教师口头强调「要从多个角度评价」有效得多。 2.三个区域分开梳理再合并：城区、乡镇、农村各有一条独立的变迁路径，分别梳理之后再看它们的共同方向，学生既能看到差异（节奏快慢），也能看到趋同（方向一致），这正是跨学科视角的价值。 3.乙醇的「优势与不足」单独设一个活动：这是本课唯一一处明确的辩证分析，学生在这里学会的是「评价要两面看」这个思维动作，比多记几种燃料的性质重要。 活动二　城区家庭：从固体走向气体 【史料梳理】城区家庭的燃料，走过了这样一条路： 柴草、秸秆——建国前后使用，靠自家收集，烟熏火燎； 煤球、蜂窝煤——上世纪 60 至 80 年代使用，从煤店购买，炉灰多、污染重； 液化石油气——上世纪 90 年代使用，靠钢瓶换气，干净、火焰可调； 天然气——2000 年以后使用，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。 【追问】为什么从固体燃料改成气体燃料，燃烧效率就提高了？ 【学生回答】气体燃料与氧气接触得更充分，混合得均匀，燃烧更完全，不容易产生黑烟和废渣。 活动三　乡镇家庭：柴草退得慢，煤与液化气接力 【史料梳理】乡镇家庭的燃料变迁呈现出另一种节奏： 上世纪 80 年代以前，以柴草、秸秆为主，靠田间收集、山上砍柴，热效率低、烟熏、灰分大； 90 年代，柴草与煤球混用，煤店买煤、自制煤球，比柴草耐烧，但二氧化硫排放明显； 2000 年以后，液化石油气钢瓶进入乡镇，换气点送气上门，火焰干净、炒菜火候足； 近年来，部分乡镇通上了管道天然气，管网入户、按表计量，更清洁，也省去了换瓶的麻烦。 【观察结论】乡镇的节奏比城区慢约 10 至 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。 【追问】为什么乡镇的燃料变迁比城区慢？ 【学生回答】乡镇的管道等基础设施不如城区完善，换气、送气也不如城市方便；而且柴草在乡镇容易获得、几乎不花钱，所以退得慢。 活动四　农村家庭：多了一种「绿色燃料」 【史料梳理】除了柴草、煤、液化气，农村还有自己独特的燃料路线，分三个阶段： 传统阶段——以秸秆、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——把人畜粪便与秸秆投入沼气池，发酵产生甲烷，用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，部分新农村通上了天然气，电炊具（电磁炉、电饭煲）普及，柴灶逐渐退出厨房。 【师生总结】农村的独特之处在于「沼气」——把废物变成燃料，这是化学与生活结合的典型例子。秸秆、粪便本来是废弃物，经过微生物发酵就变成了可燃的甲烷，既解决了燃料问题，又处理了废弃物、留下了肥料。 【追问】沼气的主要成分是甲烷（CH4），它燃烧的产物是什么？ 【学生回答】甲烷燃烧生成二氧化碳和水，反应是 CH4 + 2O2 —点燃→ CO2 + 2H2O。 活动五　思考一：是什么原因推动了燃料的变迁 【讨论】从化学的视角看，至少有四股力量在共同推动燃料的更新换代： 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，燃料获取的成本越来越低，生活越来越方便。 ③环境压力：减少污染。燃煤产生二氧化硫和烟尘，柴草熏黑厨房；改用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、天然气的勘探，管道输送，钢瓶制造等工业能力，让「用好燃料」成为可能。 【师生总结】燃料的变迁从来不是单一原因造成的。一种燃料被另一种取代，往往是因为它在效率、便利、环保、成本这几个方面同时占优，而且当时的技术条件已经能够支撑它的推广。 活动六　思考二：未来家用燃料会走向哪里 【讨论】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，减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的排放，应对全球气候变暖； 更高效——单位质量放出的热量更多，燃烧更充分，灶具与炉具同步升级； 更可再生——生物质燃料、乙醇、氢能，取自自然、可以循环； 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。 【师生总结】一句话概括：未来的燃料等于清洁能源加上可再生，再与电力系统深度融合。 活动七　思考三：乙醇作燃料，优势与不足各是什么 【讨论】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。 优势方面：可再生，由农作物、秸秆发酵制取，可以循环；燃烧较充分，分子中含氧，一氧化碳和烟尘排放少；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。 不足方面：热值偏低，比汽油低约三分之一，续航下降；与人争粮，用玉米造乙醇会影响粮食安全；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。 【师生总结】要理性看待乙醇——它是一种「过渡性清洁能源」。未来更倾向于用秸秆等纤维素原料来生产，也就是所谓的第二代乙醇，这样就不必与人争粮。 【方法提示】这张「优势与不足」的对照表是本课最重要的思维示范：评价任何一种燃料，都要把好处和代价放在一起看，不能只挑一边说。 活动八　汇总三条结论 【师生总结】把各组的调查表汇总到班级展板上，可以得到这样三条结论： 第一，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； 第二，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； 第三，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。 活动九　例题精讲 【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 【答案】C 【解析】铺设管道实现雨水、污水分离处理，可以减少污水直接排放、保护水体，A 做法正确。煤改气、煤改电是用清洁能源替代散煤燃烧，能显著减少二氧化硫、烟尘等污染物的排放，B 做法正确。秸秆焚烧会产生大量烟尘和有害气体，既污染空气又浪费了秸秆这一资源（秸秆可以还田、可以制沼气、可以做饲料），所以「焚烧简易化处理」并不是正确做法，C 做法不正确。宣传节能意识、施行阶梯电价水价，有利于引导大家节约资源，D 做法正确。 【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 【答案】B 【解析】从燃料的变迁过程看，家庭最先使用的是柴草，天然气是 2000 年以后才开始普及的，A 错误。蜂窝煤上打了许多孔，空气可以从孔中进入煤的内部，增大了煤与氧气的接触面积，所以燃烧比实心的煤球更充分，B 正确。煤油是石油分馏得到的产品，不是煤分解得到的，C 错误。家庭燃料的未来方向是更清洁、更高效、更可再生的能源，如天然气、电能、氢能等，煤气是煤炭气化的产物，属于较早使用的气体燃料，不是未来的方向，D 错误。 环节二　如何让燃料燃烧得更充分 活动一　用表调查「怎样烧才充分」 【实践活动】对五种常见家用燃料——柴草、煤、液化石油气、天然气、酒精，分别调查两件事：采取了什么措施使燃料充分燃烧，以及这个措施背后的化学原理是什么。 【方法提示】这个调查和环节一的调查表一样，也是「措施」与「原理」两栏对照着填。填不出来的时候想一想上节课学的燃烧条件：燃烧需要与氧气接触，那就要想办法让燃料和氧气接触得更好；燃烧需要达到着火点，那就要想办法让温度升上去、并且保持住。 1.两条措施各有实例支撑：固体燃料从柴草、煤入手，气体与易挥发燃料从液化气、天然气、酒精入手，每一条措施都能在学生的生活经验里找到对应，学习不是凭空记结论。 2.用汽车发动机把原理推向真实工程：汽油雾化、柴油冒黑烟两个问题把「增大接触面积」「提供充足氧气」从厨房搬到了工业场景，学生看到原理的普遍性，也顺势理解颗粒捕集器这类装置存在的理由。 3.两条措施与燃烧条件显式挂钩：结尾处点明「增大接触面积、提供充足氧气」本质上都是在满足「与氧气接触」这个条件，把本环节和上一节的知识接上，避免学生把它们当成两套互不相干的口诀。 活动二　固体燃料：柴草与煤，怎样烧才更旺 【分析】柴草的做法：把柴草架空堆放、留出通风空隙；用风箱或鼓风机鼓风；烧柴时拨开积灰。 柴草的原理：架空可以增大柴草与空气的接触面积；鼓风能提供充足的氧气，使燃烧更充分。 【分析】煤的做法：把煤制成蜂窝煤（打孔）；煤炉底部的进风孔可以调节；用鼓风机助燃。 煤的原理：蜂窝煤的孔让空气进入煤球内部，增大了接触面积；调节进风孔可以控制氧气的量。 【师生总结】固体燃料的共同规律是：让燃料与氧气「多接触、多供氧」。 活动三　气体与易挥发燃料：让燃料先「气」起来 【分析】液化石油气的做法：灶具喷嘴喷出燃气，调节风门吸入一次空气。 液化石油气的原理：燃气与空气在燃烧器内预先混合，喷出时燃烧得更完全。 【分析】天然气的做法：灶头采用多火孔设计，调节风门控制一次空气量。 天然气的原理：多孔扩散增大了火焰与空气的接触面；火焰呈蓝色表示燃烧充分，呈黄色则说明供氧不足。 【分析】酒精的做法：酒精灯加装灯芯，用外焰加热。 酒精的原理：灯芯使酒精汽化后再燃烧；外焰与空气接触最充分，温度最高。 【师生总结】气体与易挥发燃料的共同规律是：让燃料先「汽化」或「雾化」，再与空气充分混合。 活动四　思考讨论：把化学原理用到汽车发动机上 【问题1】汽车气缸为什么要把汽油或柴油喷成雾状？ 【学生回答】喷成雾状后，油滴被分散成无数微小的颗粒，极大地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、减少污染物的排放。 【问题2】为什么柴油车尾气常常冒黑烟？ 【学生回答】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。 【拓展】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。 【师生总结】汽车发动机把本课学的两条措施都用上了：喷成雾状是「增大接触面积」，进气和增压是「提供充足氧气」。工业上的做法和我们家里架空柴草、调节风门的道理完全一样。 活动五　让燃料烧得充分，其实只靠两件事 【师生总结】把上面的做法归纳起来，让燃料充分燃烧的措施只有两条： 第一条是增大接触面积——具体做法有架空柴草、煤粉打孔、燃料雾化、多孔灶头、灯芯引导酒精汽化； 第二条是提供充足氧气——具体做法有风箱鼓风、炉底进风、灶具风门调节、空气与燃料预混合。 【反向分析】如果这两条做不到会怎样？ 氧气不足会导致不完全燃烧，结果是放热少、冒黑烟、污染重； 接触面积小会导致反应慢、燃料内部未燃尽，结果是白白浪费能源。 【方法提示】这两条措施和前面学的燃烧条件是一一对应的：增大接触面积、提供充足氧气，本质上都是在满足「可燃物与氧气接触」这个条件——接触得越充分，燃烧就越完全。 活动六　合理使用燃料，从今晚家里的灶台开始 【实践活动】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的积碳； 做饭完毕及时关火，不空烧； 鼓励家长选择清洁燃料和节能灶具。 【师生总结】这节课要带走的四个观念： 燃料变迁是化学工业进步的缩影； 充分燃烧靠的是接触面积加上充足氧气； 节约燃料既是节约资源，也是保护环境； 未来的方向是清洁、可再生、电气化。 活动八　例题精讲 【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 【答案】D 【解析】先点燃松针，是因为松针的着火点低、容易被点燃，再用它燃烧放出的热量把木柴的温度升到着火点，这是一种「以低引高」的常见做法，A 正确。把木柴架空，木柴之间留出空隙，空气可以从中流过，增大了木柴与氧气的接触面积，使燃烧更旺，B 正确。油锅着火时盖上锅盖，可以把燃着的油与空气隔绝，使燃烧无法继续，这是隔绝氧气的灭火方法，C 正确。用炉灰盖灭燃烧的煤，是把煤与空气隔绝，属于隔绝氧气，而不是移除可燃物——移除可燃物是把还没烧起来的燃料搬走，与这里的情形不同，D 错误。 【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 【答案】B 【解析】用固体酒精引燃机制炭，说明酒精比机制炭更容易被点燃，也就是酒精的着火点比机制炭低、机制炭的着火点比酒精高，A 正确。引燃的作用是把机制炭的温度升高到它的着火点，而不是改变着火点本身——着火点是物质的固有属性，既不能升高也不能降低，B 错误。炭灰盖在燃着的炭上，把炭与空气隔绝，燃烧无法继续，属于隔绝氧气的灭火方法，C 正确。机制炭做成空心，空气可以进入炭的内部，增大了炭与空气的接触面积，使燃烧更充分，D 正确。 课堂小结 板书设计 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 一、调查家用燃料的变迁 1.变迁路径：柴草 → 煤 → 液化石油气 → 天然气 2.三个区域节奏不同 城区最早　乡镇居中（慢 10 至 20 年）　农村最晚 3.共同方向 固体 → 气体　低效率 → 高效率　高污染 → 低污染 4.农村特色：沼气（人畜粪便 + 秸秆发酵产生甲烷） 5.未来方向：清洁、可再生、与电力融合 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 2.提供充足氧气：风箱鼓风、炉底进风、风门调节、预先混合 3.两件事都做不到的后果：不完全燃烧、放热少、冒黑烟、浪费能源 随堂练习 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　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)不可再生 【解析】煤、石油和天然气都是经过漫长地质年代形成的化石能源，短期内无法再生，属于不可再生能源。 【答案】(2)增大可燃物与氧气的接触面积，使燃料充分燃烧 【解析】柴草架空堆放后，柴草之间留出空隙，空气可以从空隙中流过，增大了柴草与氧气的接触面积，燃烧更充分。这与「把木柴架空」「用鼓风机鼓风」是同一个道理。 【答案】(3)调大 【解析】与管道煤气相比，天然气的主要成分甲烷中氢元素含量更高，完全燃烧时需要的氧气量更大，燃烧所需的空气量也更多。因此改用天然气后，要把燃气灶的进风口调大，才能保证天然气充分燃烧，避免产生一氧化碳等有害气体。 【答案】(4)上方 【解析】天然气的主要成分甲烷密度比空气小，泄漏后会向上方聚集，所以燃气报警器应安装在灶具的上方。这类报警器的安装位置要根据气体的密度来确定：比空气重的装在下方，比空气轻的装在上方。 【答案】(5)氢气燃烧只生成水，不会对环境造成污染 【解析】氢气燃烧的化学方程式为 2H2 + O2 —点燃→ 2H2O，产物只有水，不产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘等污染物，因此被称为清洁的高能燃料。 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柴草→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 【解析】天然气的主要成分是甲烷，化学式为 CH4。 【答案】(2)清洁无污染（或热值高、可再生等） 【解析】从家用燃料的变迁方向看，燃料一路从固体走向气体、从低效率走向高效率、从高污染走向低污染。据此可以推测，未来的燃料应当具备清洁无污染、热值高、可再生等特点，实际答题时写出一条、言之有理即可。 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 【答案】A 【解析】天然气的主要成分是甲烷，甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为 CH4 + 2O2 —点燃→ CO2 + 2H2O。反应物有两种、生成物也有两种，不符合「多变一」的特点，不属于化合反应，A 说法不正确。煤中含有硫、氮等元素，燃烧时会生成二氧化硫、二氧化氮等污染物，B 说法正确。天然气的主要成分甲烷中氢元素的质量分数约为 25%，液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷等，氢元素的质量分数约为 18%，所以天然气的氢元素含量更高，C 说法正确。把煤做成蜂窝状，煤上留有许多孔洞，空气可以进入煤的内部，增大了煤与氧气的接触面积，使燃烧更充分，D 说法正确。 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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)温室 【解析】二氧化碳是主要的温室气体，实现碳中和的目的是减少大气中二氧化碳的含量，从而减缓温室效应。 【答案】(2)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 【解析】把 NaOH 溶液喷成雾状，液体被分散成无数细小的液滴，与二氧化碳气体的接触面积大大增加，反应速率加快，二氧化碳的吸收率也随之提高。这与本课学的「把汽油喷成雾状」「架空柴草」是同一条原理——增大接触面积，反应就更充分、更迅速。 教学反思 本节是跨学科实践活动课，学生的参与热情很高，尤其是家庭燃料的调查环节，不少学生带来了长辈的口述记录和实物照片，展板讨论也很热烈，但有三处问题需要在下次教学中改进。一是调查表的填写流于形式：四个栏目中「燃烧效率」和「污染程度」两栏空着或只写「高」「低」的学生不少，追问依据时答不上来。这说明他们把调查理解成了「填表」，而不是「收集证据」。下次应把调查表提前一周发下去，并在表下加一行备注栏，要求写出每个判断的信息来源（家人回忆、网络资料、书籍等），让学生体会到调查结论要有出处。二是对「多维度评价」的理解仍然单薄：在讨论「为什么改用天然气」时，绝大多数学生只答出「干净」，很少提到管道输送带来的便利、燃烧效率提高带来的省费、以及国家能源结构调整这一层。改进的办法是设置一个具体的比较任务——给出一户家庭一年的用煤开支与用气开支数据，让学生从费用、便利、环保三个方面各写一句评价，用真实数据逼出多角度的思考。三是「热值」与「燃烧是否充分」这两个概念的混淆比较普遍：作业中把「天然气热值高」解释成「天然气烧得更充分」的仍有十余人次。要在后续教学中明确区分——热值是燃料本身的性质，指的是单位质量完全燃烧放出的热量；燃烧是否充分指的是燃烧进行的程度，取决于氧气是否充足、接触面积是否够大。可以借一个类比来帮助理解：热值好比一个人的饭量，燃烧是否充分好比这一顿有没有吃饱，两者不是一回事。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $