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1、化學與能源
教學目標
重點
能夠熟悉并理解實驗室制取氫氣的原理
化學燃料及對環(huán)境的影響
教法及教具
教
學
過
程
教 學 內 容
個案調整
教師主導活動
學生主體活動
一.預備知識:化學燃料及其對環(huán)境的影響
1.化石燃料:主要是指埋藏在地下不能再生的燃料資源,主要包括了煤、石油、天然氣等。
2.化學燃料帶來的環(huán)境問題:
(1)煤、石油、天然氣的燃燒產物都會有二氧化碳,是溫室氣體,造成全球氣候變暖;
(2)
2、化石燃料中,特別是煤和石油,含有硫、氮等雜質,燃燒產物中含有SO2、NOx等酸性物質,造成酸雨等大氣污染物;
(3)燃燒產生的熱量,對周圍的環(huán)境造成熱污染
(4)利用煤的燃燒進行火力發(fā)電中,能量的轉化:
化學能→熱能→機械能→電能
由于轉化方式復雜、步驟繁多,造成能量有很大的損失
二.化學能轉化為電能
1.化學電源:是一種將化學能直接轉化為電能的裝置,常見的電池是化學電源。
2.化學電源的優(yōu)點:既可以減少大氣污染,又可以提高能量的轉化效率。
3.實驗:化學能轉化為電能的實實驗儀器:燒杯、銅片、鋅片、導線若干、電流表、硫酸銅溶液
實驗步驟:用砂紙擦去銅片
3、、鋅片表面的氧化膜,用導線將銅片與正極相連,鋅片與負極相連,然后銅片、鋅片一起插入盛有硫酸銅溶液的燒杯中。
教
學
過
程
教 學 內 容
個案調整
教師主導活動
學生主體活動
實驗現象
電流計的指針發(fā)生偏轉,鋅片表面變色,長時間后溶液顏色變淺
化學方程式
Zn + CuSO4 == Cu + ZnSO4
電流計偏轉原因
燒杯中發(fā)生了化學變化,在這種條件下化學變化可以發(fā)生電流,將化學能轉化為電能。
能量轉
4、化的形式
化學能直接轉化為電能
使用化學電源的優(yōu)點
提高能量的轉化效率,減少大氣污染
注意:燃料電池等。
3.廢舊電池丟棄對環(huán)境的影響
廢舊電池的危害主要集中在重金屬上,如汞、鉛、鎘。這些物質泄露出來進入水或土壤,就會通過各種途徑進入了人體的食物鏈,最終帶來危害。因此務必要正確使用電池,并妥善回收。
三.氫能源
1.氫能源的優(yōu)點:
(1)原料不受限制(來源廣);(2)燃燒時放出熱量多(熱值高);(3)生成物不會污染環(huán)境。
故稱為“綠色能源”。
2.氫能源的缺點:
(1)制備氫氣的能耗問題(成本高);(2)氫氣的儲存和運輸等問題(安全問題)
3.氫能源的發(fā)展前景:
5、要利用太陽能來分解水制取氫氣,制備高效、廉價的儲氫材料。
4.實驗室制取氫氣
(1)實驗原理:通過活潑金屬與稀硫酸反應制取氫氣通常是用金屬鋅與稀硫酸反應,金屬鎂反應速度過快,不利于收集,金屬鐵反應過慢
若用稀鹽酸與鋅反應生成氫氣,會使制得的氫氣中含有氯化氫氣體。
(2)反應方程式:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
(3)反應裝置:
注意點:
A. 長頸漏斗的下端需伸入墊片以下,形成液封,以及有利于固液可以分離。
B. 由于氫氣難溶于水,密度比空氣小,故能用排水法或向下排空氣法收集。
教
學
6、
過
程
教 學 內 容
個案調整
教師主導活動
學生主體活動
C、優(yōu)點:可以控制反應的開始與結束,節(jié)省藥品;可以隨時向儀器中添加液體試劑
D、 相似的氫氣發(fā)生裝置圖(固液制氣,不需加熱)
(4)實驗步驟
A.按照實驗要求,安裝好實驗儀器;
B.檢查儀器裝置的氣密性:關閉止水夾,向分液漏斗中加入足量的水,若漏斗中的液面能存在一段水柱,并不持續(xù)下降,則說明原裝置氣密性良好;
C.裝藥品:先將鋅粒放在墊片上,打開止水夾后,向長頸漏斗中注入稀鹽酸,發(fā)生反應放出氫氣;
D.
7、驗純氣體:因為氫氣是可燃性氣體,進行性質實驗之前務必進行驗純
用排水法收集一試管氫氣,用拇指堵住,試管口朝下,移近火焰,再移開拇指點火。如果聽到尖銳的爆鳴聲,則表示氫氣不純,需要重新收集并驗純;如果只聽到很微弱的噗噗的聲音,則說明氫氣已經純凈。
E.收集氣體:利用排水法或向下排空氣法收集。
F.結束實驗:關閉止水夾,產生的氫氣無法從導氣管中逸出,試管中的氣壓增大,就會將稀硫酸由分液漏斗下端管口壓回分液漏斗中,從而使稀硫酸與鋅粒分離,反應停止。
當堂作業(yè)
課外作業(yè)
教學札記
8、