1/8第四單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用一、教材依據(jù)版本蘇教版必修2專題2化學反應與能量轉化第四單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用第一課時太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用二、設計思想《太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用》是蘇教版必修2專題2第四單元的教學內(nèi)容。本單元密切聯(lián)系社會熱點問題和生產(chǎn)生活實際，與化學、物理、生物等學科知識聯(lián)系緊密，對于復習鞏固所學的學科知識，提高社會責任感、提高科學素養(yǎng)具有重要作用。本節(jié)教學內(nèi)容也是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和批判性思維極好的素材。鑒于此，本單元所涉及的教學內(nèi)容在教材中雖然屬于常識內(nèi)容，但在教學中我們依然很重視本單元的教學，在教學中充實自己的知識儲備，更新教學觀念，實現(xiàn)教學目標。根據(jù)課程標準和本單元內(nèi)容的特點，根據(jù)“以學生的發(fā)展為核心”的課程理念，為在教學設計中充分體現(xiàn)出“以學生的學為主”和“把學習的主動權交給學生，不用預設的問題約束學生”的教學指導思想，著重解決以下幾個問題：1．立足于現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，激發(fā)學生的求知欲。通過世界和我國的能源消費結構及其變化趨勢，讓學生以方面看到人類面臨的能源危機；另一方面也看到太陽能、生物質(zhì)能、氫能等新能源的開發(fā)和利用有著有人前景。鼓勵青少年關心能源問題，讓學生感悟研究開發(fā)新能源的重要性，為全人類的幸福努力學習。注意從學生已有的經(jīng)驗和知識出發(fā)，使學生領悟新能源的開發(fā)利用與日常生活的密切聯(lián)系，學習新能源開發(fā)利用需要化學等自然科學知識，進一步認識學習化學的重要性，增強學習化學的自信心。例如，從綠色植物的光合作用利用太陽能為地球上的生物提供食物、為人類提供大量的生產(chǎn)原料，看到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性，看到研究光合作用機理、模擬光合作用進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工業(yè)化的前景。從人類對太陽能利用技術的研究，聯(lián)想到要直接利用太陽能轉化為光能、熱能、化學能，需要解決轉化的材料（如吸收儲存太陽能的材料）問題，這無疑是化學科學的任務，以此激發(fā)學生學習化學的責任感。學習生物質(zhì)能的利用，聯(lián)系沼氣池的建設、沼氣發(fā)電，用植物秸稈等生產(chǎn)酒精，用乙醇汽油代替化石燃料汽油等事例，了解這些措施對解決能源緊缺問題，消除污染，變廢為寶的重大意義。2．注意引導學生運用所學的化學知識，分析太陽能、生物質(zhì)能、氫能利用的化學原理，設想解決開發(fā)利用中尚存在問題的方法與途徑，以此提高學生運用化學知識的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)造意識和創(chuàng)新精神。例如，學習生氫能源的開發(fā)利用時，可以發(fā)動學生討論氫氣來源的途徑和方法，聯(lián)系各種可能的從水制氫氣的方法，了解氫氣儲運和利用的合理方法。3．組織好學習活動，發(fā)揮學生學習的主動性。例如圍繞學習主題，組織專題課堂討論。發(fā)動、鼓勵學生收集有關能源問題的文字、圖像資料，聯(lián)系并綜合運用物理、生物等學科的知識，在討論中大膽闡述自己的見解，互相啟發(fā)交流，取得共同提高。三、教學目標知識與技能：簡單了解太陽能、生物質(zhì)能、氫能的開發(fā)和利用的現(xiàn)狀；了解開發(fā)利用能源的廣闊前景和一些尚未攻克的技術難題。能力與方法：培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力，學科知識和社會生產(chǎn)實際相結合的能力。情感態(tài)度和價值觀：認識開發(fā)利用高能、清潔能源的重要性和迫切性；培養(yǎng)學生節(jié)約能源的觀念；激發(fā)學生學習化學的興趣，培養(yǎng)學生學習科學知識的責任感與使命感。四、教學重點認識提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研究新型電池的重要性。五、教學難點太陽能收集和利用的方式六、教學準備教學資源的準備學習活動的準備在課前老師布置了三個研究性學習的課題讓學生開展研究性學習，為本科學習做知識準備。布置的課題為：1、人類對生物質(zhì)能的認識和利用；2、人類對光能的認識和利用；3、人類對氫能的認識和利用。七、教學過程教師活動學生活動引入：有人說，二十一世紀是一個信息爆炸的時代，有著許許多多人類關注的熱點和焦點問題。在這里有一組新聞中經(jīng)常出現(xiàn)的一些內(nèi)容，相信大家耳熟能詳。你能告訴我在這些標題的背后說明著人們正在關注著怎樣一個問題。伊朗核問題、電力改革、水源污染、全球化與中國能源、供熱體制改革、煤電之爭、五年規(guī)劃、京都議定書、小排量汽車解禁、官煤勾結、節(jié)約型社會與循環(huán)經(jīng)濟、油價上漲思考能源問題已經(jīng)成為當今社會的焦點問題。小到平民百姓關心的油價，大到國家之間的競爭甚至戰(zhàn)爭，無一不說明這一切。同學們知道，現(xiàn)在人類所利用的能源大都來自于什么嗎？以煤、天然氣、石油為主。然而這些化石燃料要歷經(jīng)幾百萬年才能演變而成，是不可再生資源。那么這些資源還能維持多久呢？在這里有一些數(shù)據(jù)，讓我們一起動手算一算人類賴以生存的石油還能維持多少年。計算（使用白板計算器，直接計算，用筆寫出）煤：227年，天然氣61年，石油40年用燈光效果，引起警示。算一算：人類賴以生存的石油還能維持多少年？石油蘊藏量/t年平均耗油量/t可供使用年限非洲9.5×1092.2×10843年美洲1.8×10108.0×10822.5年歐洲3.6×1091.4×10825.7年中東6.1×10106.1×108100年（另外）科學家對全球化石燃料何時會被耗盡作了估計，其預測結果是——煤：227年，天然氣61年，石油40年。談一談：這些數(shù)據(jù)給你怎樣的啟示？看來大家共同的想法是：節(jié)約能源，尋找新能源。思考討論想一想：除了化石燃料，還有其它形式的能源嗎？思考回答剛才大家提供了很多形式能源（如太陽能、風能、水能等）。畫一畫：能否結合人類利用這些能源的具體實例和能量的轉移，以2人為一組，共同建構一張能量轉化的網(wǎng)絡圖嗎？圖例：合作建構（圖例用筆直接演示畫出）找一找：在你所建構的圖中（1）哪些能量間的轉化是人類直接利用的，哪些是間接利用的？（2）在能量被利用的過程中哪些又是與化學有關的？匯報交流在這里我也建構了一張能源能量循環(huán)網(wǎng)絡圖。太陽能可以轉化為其它各種形式的能源，其它各種形式的能源可以相互轉化。從這張圖中你能看出在人類利用的能源中，太陽能處于怎樣的地位嗎？太陽能是地球上最基本最重要的能源。看圖小結太陽能是地球上最基本最重要的能源。用變色筆強調(diào)。過渡：其實太陽能的利用在生活中是無處不在的。你見過這些嗎？太陽能電板太陽能熱水器在高速公路和郊區(qū)經(jīng)常見到的太陽能警示燈……過渡：接下來我們再具體的看一些太陽能利用的實例，邊看邊請你想一想利用過程中能量的轉化方式是怎樣的。太陽輻射能直接利的實例實例1：地膜、大棚、溫室、太陽能熱水器、反射式太陽灶、高溫太陽爐等轉化形式：光能轉化為熱能。基本原理是將太陽輻射能收集起來。實例2：太陽能電池轉化形式：光能轉化為電能。利用光電效應，將太陽輻射能轉換成電能。實例3：光解水制得氫氣，利用太陽輻射能和催化劑，使水分解。轉化形式：光能轉化為化學能，這是一種很有前途的光→化學轉換方式。思考回答過渡：下面讓我們共同看一個相關的問題。練一練：能源可劃分為一級能源和二級能源。自然界以現(xiàn)成方式提供的能源稱為一級能源；需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。氫氣是一種高效而沒有污染的二級能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。篐2O(1)＝2H2(g)+O2(g)。該反應要吸收大量的熱。根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：(1)下列敘述正確的是(AC)A．電能是二級能源B．水力是二級能源C．天然氣是一級能源D．太陽能是二級能源(2)關于用水制取氫能，以下研究方向不正確的是(AC)A．構成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，因此可研究在水不分解的情況下，使氫氣成為二級能源B．設法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣C．尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時釋放能量D．尋找特殊催化劑，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取思考回答（用筆分析，得出答案）間接利用太陽能的實例實例1：水力發(fā)電太陽輻射能使地表水分蒸發(fā)形成云雨，下雨之后江、河上游的水位提高形成落差，推動水輪機而發(fā)電。轉化方式：太陽能間接轉化為機械能和電能實例2：化石燃料由遠古時代的生物能轉化而來，歸根到底是由太陽能轉化而來轉化方式：太陽能間接轉化為化學能思考回答過渡：這里還有一個有關太陽能利用的問題，請同學們試一試自己來揭開其中的奧妙。試一試：芒硝（Na2SO4?10H2O）可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，它是科學家利用太陽能的方法之一，是將裝有芒硝的密閉聚乙烯管安裝在房屋的外墻上。當太陽照射時，它將太陽能轉化為化學能，達到蓄熱作用，使室內(nèi)保持較低溫度；晚上，它又能將化學能轉化為熱能放出，使室內(nèi)保持溫暖，你知道其中的奧妙嗎？試用化學反應方程式來表示。Na2SO4?10H2ONa2SO4?nH2O＋(10－n)H2O（n＜10）白天放在陽光下暴曬，當溫度達到25℃時，硫酸鈉水合晶體失去結晶水，溶解吸熱。夜里氣溫下降，袋里的硫酸鈉溶液結晶，重新析出水合晶體，釋放熱量，用于取暖。由于芒硝隨環(huán)境溫度的變化，得失結晶水，在得失結晶水的過程中伴隨能量變化，因此，芒硝可作儲能材料。這是利用太陽能的一種簡易方法。練習（演示方程式，解釋用幕布遮?。┻^渡：看了這么多太陽能利用的例子，我不禁想問問大家：你知道大自然利用太陽能最成功的方式是什么嗎？世界上最重要的一個反應、一個作用——植物的光合作用。提問：光合作用我們并不陌生，就你的了解，你能談談光合作用是怎樣的一個過程嗎？回答講解：在太陽能的作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素，把能量轉化為化學能。在食物鏈的作用下。動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉化為葡萄糖，葡萄糖氧化成二氧化碳和水，同時釋放出熱量，供給生命活動所需。（圖表用幕布遮?。┻^渡：接下來讓我們一起了解在光合作用中涉及到的一些化學反應。光合作用反應方程式學生寫。提問：了解了這樣一個循環(huán)中的化學反應請大家想一想，在這4個反應中哪個反應需要吸收能量，吸收什么能量，那個反應放出能量，放出的能量做什么用？你覺得太陽能對生命體活動起著怎樣的作用。（決定性）書寫方程式（幕布遮?。┬〗Y：不錯，從這張圖我們不難看出太陽能在維持動植物的生命活動的過程中，起著相當重要的作用?？梢哉f沒有太陽能也就沒有生命。所以人類在尋找外星生命的時候，往往想先尋找到新的太陽。議