7.2.2化石能源的合理利用（課時2：降低化石能源的利用對環(huán)境的影響）教學設(shè)計密山市承紫河鄉(xiāng)中學高澤宇教學設(shè)計理念《義務(wù)教育化學課程標準（2022年版）》中對于學生的科學態(tài)度與責任提出了重要的認識，學生需要對化學學科促進人類文明與可持續(xù)發(fā)展的重要價值具有積極的認識，因此，在本課時中首先需要學生通過對古代詩詞與近現(xiàn)代空氣環(huán)境問題的認識，體會到化石能源的利用對人類及環(huán)境的影響，第二部分，學生通過對于古今環(huán)境問題的理解分析成因，從而得到降低化石能源的利用造成的影響。最后，通過我國發(fā)展過程中所正在利用的新能源，從而達到學生對于化學在存進可持續(xù)發(fā)展的過程中所產(chǎn)生的重要意義與價值。一、課標內(nèi)容分析本課時內(nèi)容屬于《義務(wù)教育化學課程標準（2022年版）》中的學習主題五化學與社會·跨學科實踐的相關(guān)內(nèi)容。在化學與可持續(xù)發(fā)展的大概念中，知道科學與技術(shù)的使用過程中需要考慮其對環(huán)境與社會的影響。認識化學在解決能源問題的作用，同時主動踐行節(jié)約資源、環(huán)境友好的生活方式。從重點知識可以看出，本課時重點內(nèi)容在于認識新能源的開發(fā)，同時知道資源開發(fā)會對環(huán)境造成影響并梳理環(huán)保意識。本課時學習主題中的思路與方法仍然是在通過實驗活動初步形成應(yīng)用化學觀念解決問題的思路。同時本課時學生需要認識化石能源的不合理使用對于社會的負面作用，從而辯證的認識化石能源，并可以通過參加社會性科學議題的探討活動，體會以理性、積極的態(tài)度和系統(tǒng)、創(chuàng)新的思維應(yīng)對挑戰(zhàn)的重要性。二、教材內(nèi)容分析開篇肯定了工業(yè)革命以來化石燃料對人類社會發(fā)展的優(yōu)點，同時指出了化石燃料在利用過程中的環(huán)境問題，教材這里讓學生對于物質(zhì)的使用利弊之分，鍛煉學生對于事物的兩面性的判斷。接下來教材介紹化石燃料燃燒所產(chǎn)生的酸雨、空氣污染與溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，讓學生切實體會到環(huán)境問題與自身的關(guān)系，之后教材給出兩種降低化石能源利用對環(huán)境影響的方法：提高燃料質(zhì)量與該井使用技術(shù)和開發(fā)利用新能源。首先介紹提高燃料質(zhì)量方法為使用脫硫煤，從而降低二氧化硫排放量，并利用天然氣代替煤炭。同時利用催化凈化裝置等方法減少汽車尾氣對于環(huán)境的影響。接下來教材以氫能源為重點介紹新能源，其中教材介紹了氫氣的實驗室制備與工業(yè)制備方式方法，并且讓學生體會到氫氣作為新能源的優(yōu)點與現(xiàn)實開發(fā)利用存在的不足之處，從而激勵學生努力學習，從而克服氫能源現(xiàn)實中的不足。最后教材利用圖片介紹我國已建成的清潔能源發(fā)電系統(tǒng)，從而讓學生增進對于我國現(xiàn)代科技進步的自豪感。第二課時教材通過對于化石能源使用過程中所出現(xiàn)的環(huán)境問題并提出相應(yīng)的降低環(huán)境問題的策略，體現(xiàn)了新課標中對于化學知識解決社會問題的內(nèi)容，增進了學生對于積極參與社會問題的興趣。三、學情分析八年級學生在生活中已經(jīng)接觸了化石燃料，并且在上節(jié)課的學習過程中已經(jīng)對于化石燃料的燃燒與綜合利用有了一定的了解。同時在生活和新聞、網(wǎng)絡(luò)中學生接觸到霧霾等環(huán)境問題，同時部分學生也或多或少聽說并了解到太陽能、風能、核能、氫能等新能源。部分家庭也擁有電力驅(qū)動的新能源汽車，因此學生對于正在開發(fā)的新能源也有了一定的認識，新能源的使用的過程可以對學生對于社會問題的理解更加加深，因此在課程教學的過程中，可以通過讓學生利用社會性問題考慮進行課程內(nèi)容的研究過程與教學內(nèi)容的理解。四、核心素養(yǎng)目標通過對課標與教材的分析，本課時的核心素養(yǎng)目標如下：化學觀念：了解能源的利用的過程中化學變化有新物質(zhì)生成，認識新能源的可以通過化學反應(yīng)可以實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化?？茖W思維：通過實驗室制取氫氣的過程中鍛煉解決科學問題中的分析、綜合、歸納的方法。科學探究與實踐：鍛煉學生以實驗為主的科學探究能力。并鍛煉學生參加社會調(diào)查實踐，提出解決問題初步方案的能力?？茖W態(tài)度與責任：具有嚴謹求實的科學態(tài)度，敢于提出并堅持自己的見解，勇于修正或放棄錯誤觀點。具有運用化學知識對生活或社會實際問題做出判斷和決策的意識，形成節(jié)約資源與保護環(huán)境的習慣。五、教學重難點教學重點：實驗室制取氫氣教學難點：實驗室制取氫氣六、教學過程教學流程教學內(nèi)容師生活動與方法課程導入古代典籍中的環(huán)境問題《漢書》“日月無光，赤黃之氣，充塞天下，罪在朕躬。”沈括在著作《夢溪筆談》中記載“石炭煙亦大，墨人衣”莊綽《雞肋編》中詠及延州的兩句詩，“沙堆套里三條路，石炭煙中兩座城?！薄緢D片內(nèi)容】煤炭煙塵籠罩下的城市。設(shè)計意圖：通過對于古代空氣污染的描述，讓學生注意到我國在古代長期使用化石燃料的同時也出現(xiàn)了很多的環(huán)境問題，并且通過對于環(huán)境問題的認識，體現(xiàn)課標中所注重的關(guān)注社會問題的態(tài)度?！窘虒W活動1】石炭之煙尋原因【教師】從北宋的學者沈括的記載中我們發(fā)現(xiàn)，此時的延州（今陜西省延安市）已經(jīng)被煙塵籠罩著，那么沈括為什么確定是石炭（煤炭）所產(chǎn)生的煙塵呢？我們來通過接下來的學習逐步還原煙塵的真面目。【教師】原理建構(gòu)，請同學們根據(jù)所學的知識，判斷一下煤炭燃燒的產(chǎn)物都有什么？已知煤炭中含有碳、氫、氧、氮、硫等元素?！緦W生】煤炭燃燒會生成二氧化碳、水、二氧化硫等物質(zhì)?！窘處煛棵禾恐械牡卦谌紵倪^程中也會生成氮的氧化物，而且我們會發(fā)現(xiàn)，煤燃燒產(chǎn)生的氮的氧化物與二氧化硫會在空氣中與雨水作用生成酸雨?！疽曨l展示】酸雨的形成與危害【教師】通過上面的視頻我們可以發(fā)現(xiàn)，酸雨會使湖泊酸化，腐蝕建筑物與金屬制品，造成農(nóng)作物減產(chǎn)。【視頻展示】洛杉磯光化學煙霧事件的紀錄片【教師介紹】洛杉磯發(fā)生光化學煙霧的污染事件的原因是洛杉磯地區(qū)汽車使用的汽油或者柴油燃燒的所產(chǎn)生一氧化碳、氮的氧化物以及未燃燒的碳氫化合物與煙塵等隨著尾氣直接排放到空氣中，造成空氣污染，因為引發(fā)嚴重的光化學煙霧事件?！疽曨l展示】圖瓦盧等熱帶國家的美景?！窘處煛繄D瓦盧、馬爾代夫等國家具有優(yōu)美的風景，但是很多的學者都預(yù)測這兩個國家將在不久的未來沉入海水以下，是因為什么原因呢？【學生】煤炭、石油等化石能源燃燒釋放的二氧化碳引發(fā)的溫室效應(yīng)加劇，從而造成全球變暖，造成海平面上升，從而造成這兩個國家沉入水底。設(shè)計意圖：通過視頻的內(nèi)容介紹酸雨、光化學煙霧等環(huán)境污染的成因以及圖瓦盧等國家的景色，讓學生體會到化石能源的使用的過程對環(huán)境的影響，同時學生在使用的過程中體會到化石能源的弊端，從而培養(yǎng)積極踴躍參加社會問題的意識?！窘虒W活動2】空氣變好三十六計【教師】通過上述的介紹，我們發(fā)現(xiàn)化石能源在使用的過程中對環(huán)境具有影響，那么我們結(jié)合教材內(nèi)容思考一下如何降低化石能源使用時對環(huán)境的影響？【教師】根據(jù)課題一的學習，我們發(fā)現(xiàn)如果燃燒的過程中燃燒不充分會造成有一氧化碳等物質(zhì)的排放，因此我們可以采用什么辦法來減少一氧化碳呢？【學生】增加汽車中發(fā)動機的進入空氣的含量。【教師】非常好，我們通過增加汽車發(fā)動機中空氣的含量，可以提高燃油的效率，同時減少一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物的排放，除此之外我們還可以利用催化劑來將一氧化碳與氮的氧化物進行反應(yīng)，從而降低這兩種污染物的排放，從而減少空氣污染?！疽曨l播放】密山地區(qū)的城鄉(xiāng)新能源公交車。【教師】近幾年，隨著我國鋰電池的技術(shù)的發(fā)展，電動汽車也不斷應(yīng)用在生活中。密山地區(qū)的高鐵大巴、1路公交車與最近新投入的城鄉(xiāng)公交車都換上了電動汽車，從而我們發(fā)現(xiàn)使用電動汽車可以顯著降低空氣污染物的排放。【教師】通過使用催化劑與電動汽車等方式可以顯著減少空氣污染物的排放，這樣可以降低石油的空氣污染物的排放，同時我們國家使用煤炭的量比較多，如何降低煤炭的空氣污染物呢，對于煤炭的空氣污染物主要由煤炭中的硫元素所引發(fā)的。因此在此過程中可以提高燃料的質(zhì)量，因此可以通過使用脫硫煤的辦法以及改進生產(chǎn)中的脫硫設(shè)備來減少二氧化硫的排放?；蛘咴谀承┑貐^(qū)中可以使用含硫量較低的天然氣來代替煤進行發(fā)電或者進行供暖。設(shè)計意圖：通過生活中以及身邊的電動汽車的介紹，讓學生理解到如何降低化石燃料進行空氣污染物的排放，讓學生體會到我國近幾年的科技技術(shù)的發(fā)展，從而體會到化學在解決環(huán)境問題的過程中應(yīng)用的過程所發(fā)揮的重要價值，同時也可以讓學生更好地體會到化學對于人們社會的改變，進而激勵學生更好的學習化學?！窘虒W活動3】尋找未來能源【教學活動】結(jié)合教材173頁的表格，請同學們計算一下化石能源的使用年份？【學生】通過計算我們發(fā)現(xiàn)，煤炭還能使用大約50年，石油大約能使用20年，天然氣大約能使用30多年?！窘處煛客ㄟ^計算可以發(fā)現(xiàn)，化石資源不可再生，同時隨著社會的發(fā)展，化石燃料的使用量不斷增多，因此化石能源的使用年份會變得更短，因此化石能源會面臨著枯竭，因此，開發(fā)和利用新能源已成為人類的重要需求?！窘處煛磕敲次覀儜?yīng)該選擇哪些新能源，同時生活中都都哪些地方應(yīng)用到其他的能源呢？【學生】在生活中我們發(fā)現(xiàn)在農(nóng)村利用太陽能熱水袋和太陽能熱水器；部分路燈也使用太陽能電池板。在西山也見到了風車，用于發(fā)電?！窘處煛砍颂柲?、風能之外，人類所研發(fā)的最重要的能源是氫能源。氫能源現(xiàn)在已經(jīng)越來越受到各國的關(guān)注?！緢D片展示】我國使用的氫能源汽車與氫能源的市域列車?！窘處煛课覀冎霸诘谒膯卧呀?jīng)學習過氫氣具有可燃性，而且氫氣燃燒的產(chǎn)物為水。因此氫氣作為能源具有如下的優(yōu)點。首先，氫氣無毒，氫氣的熱值（單位質(zhì)量燃料完全放出的熱量）比甲烷和汽油高。其次，氫氣的燃燒后的產(chǎn)物為水，不會污染空氣同時不同產(chǎn)生溫室效應(yīng)氣體二氧化碳。因此氫氣是一種重要的高能燃料，因此在我國氫能源應(yīng)用在航空及交通等領(lǐng)域?！窘處煛繗錃饩哂兄匾睦茫覀儜?yīng)該如何在制取大量的氫氣？【學生】我們可以利用電解水制取氫氣?！窘處煛侩娊馑梢灾迫錃猓窃趯嶒炇抑欣娩\粒與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣。那么實驗室制取氫氣應(yīng)該利用什么樣的發(fā)生裝置與收集裝置呢？【學生】利用鋅粒和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，因為反應(yīng)物鋅粒為固體，稀硫酸為液體，反應(yīng)條件為常溫，因此反應(yīng)發(fā)生裝置為固液常溫型。因為氫氣的密度比空氣小，且不溶于水，因此收集氫氣用排水法與向下排空氣法?！窘處煛靠偨Y(jié)的不錯，實驗室使用鋅粒和稀硫酸制取氫氣的因為制取條件比較方便，因此常用作實驗室制作，但是工業(yè)上大量制取氫氣一般使用電解水或者利用天然氣等化石能源來得到。而且我們發(fā)現(xiàn)因為要使用電能或者是利用化石能源，因此氫氣的大量制取的成本依舊比較高?！窘處煛客瑫r常溫下氫氣為氣體，且氫氣的熔點與沸點也比較低，因此在氫氣的不容易壓縮。同時氫氣具有可燃性，因此氫氣容易爆炸，因此氫氣的儲運成本比較高，因此氫氣的生產(chǎn)和生活中還沒能廣泛應(yīng)用?！疽曨l展示】我國近幾年新能源的開發(fā)與利用?！窘處煛侩S著科技的發(fā)展，人類在開發(fā)和利用將取得很大的進展，同時在新能源的開發(fā)與利用的過程中，會促進能源不斷向清潔與低碳的方向轉(zhuǎn)變。設(shè)計意圖：教師通過我國的在以氫能、太陽能為核心的新能源的開發(fā)與利用的過程中，同時我國開發(fā)和利用取得的進展也變得更多。學生也通過自身在生活中發(fā)現(xiàn)的太陽能熱水器與太陽能電池板也可讓學生體會到能源等課本知識在生活中的應(yīng)用，同時這些內(nèi)容也體現(xiàn)了課程標準中對于化學知識對于生活內(nèi)容的結(jié)合。課堂小結(jié)教師內(nèi)容總結(jié)、學生建構(gòu)思維導圖。課后作業(yè)必做作業(yè)：完成《資源與評價》第2課時相關(guān)內(nèi)容選做作業(yè)：調(diào)查常用的電動汽車品牌與車型，并了解電動汽車的能量轉(zhuǎn)換方法。七、板書設(shè)計7.2.2降低化石能源的利用對