課題 3 3 使用燃料對環境的影響
從容說課 環境問題是全球極為關注的事情。本課題主要結合化石燃料的燃燒對環境造成的污染，說明使用清潔燃料和開發新能源以及保護環境的重要性。
在教學過程中，教師採用了多種多樣的教學方法對“環境”這樣一個大題目進行教學。
首先。教師通過兩組形成鮮明對比的畫面，使學生認識到燃料燃燒給人們生活帶來方便的同時，也給環境帶來了嚴重的危害。
其次，教師組織學生通過“模擬酸雨地危害”實驗，加深對酸雨危害的認識。
最後，師生共同討論學習乙醇、氫氣等新型燃料以及一些綠色能源。
教學目標 1．知識與技能 (1)瞭解化石燃料對環境的影響。
(2)認識使用和開發清潔燃料及各種能源的重要性。
2．過程與方法 (1)運用類比實驗，認識酸雨的危害。
(2)運用討論的方法，獲取更多的新知識。
3．情感態度與價值觀 (1)增強保護環境的意識。
(2)激發更強的求知欲。
(3)逐步培養學生用辯證的眼光看“燃料的燃燒”。
(4)培養對化學、對科學的熱愛。
教學重點 1．瞭解化石燃料對環境的影響。
2．認識使用和開發清潔燃料及各種能源的重要性。
教學難點
1．逐步培養學生對現有資料進行分析的能力。
2．提高學生綜合應用的能力。
教學方法 引導→實驗→聯繫實際→拓展引申→開闊視野→小結內容。
教具準備 教師用具：投影儀、燒杯、“模擬酸雨水”。
學生用具：樹葉。
課時安排 1 課時 教學過程 [以圖片的對比，創設情境] [教師]在開始學習新內容前，我們先來觀看兩組幻燈片。(或投影) [投影] 第一組：課本 P 128 圖 7—24。
第二組：課本 P 134 圖 7—30、圖 7—31、圖 7—32。
[設問]這樣的兩組畫面給同學們傳遞了什麼樣的資訊呢? [學生回答]第一組畫面顯示的是化石燃料在人類生活中的用途；第二組畫面顯示了燃料在燃燒提供能量的同時，卻給環境造成了不良的影響，腐蝕岩石，污染空氣。
[過渡]非常好。我們這節課就一起來學習“使用燃料對環境的影響”。
[板書]課題 3 使用燃料對環境的影響 [新課引入]燃料的使用，給人們的生活帶來了很多方便，但卻對環境造成了不良的影響。我們主要從燃料燃燒對空氣的影響的角度來學習。
[板書]一、燃料燃燒對空氣的影響 [設問]你知道哪些有關這方面的知識呢? [學生討論] [回答]可能有的答案：
1．石油、煤等化石燃料以及它們的加工產品在燃燒過程中會產生一些含氮、含硫的化合物，排放到大氣中，對空氣造成污染。
2．1930 年 12 月 1 日至 5 日，在比利時的馬斯河谷工業區，由於燃料的燃燒排放出了大量的有害氣體，在逆溫的條件下大量積累，使 60 多人中毒死亡，幾千人患呼吸道疾病，許多家禽死亡。
3．汽車中的燃料——柴油或汽油，燃燒時產生的一些物質會直接排放到空氣中，尾氣中含有一些一氧化碳，未燃燒的碳氫化合物，氮的氧化物，含鉛氧化物和煙塵等，對空氣造成了嚴重的污染。比如在 20 世紀 50 年代初期，美國洛杉磯市發生了嚴重的光化學污染事件，65 歲以上的老人死亡 400 人。由於該市三面環山，高速公路縱橫交錯，汽車漏油、汽油不完全燃燒和汽車排放尾氣，城市上空聚積近千噸的石油廢氣、氮氧化物和一氧化碳。這些物質在陽光的照射下，形成了淡藍邑的光化學煙霧。
4．光化學煙霧對污染環境危害性很大，但這種現象是在一定條件下形成的，不是經常出現的。目前酸雨的危害日趨嚴重，酸度不斷增加，範圍日益擴大。據報導，過去酸雨只限於大城市和工業集中區，近年來已發展到中小城市甚至農村。
[評價]大家聯繫生活實際回答問題是一個很大的進步，非常好。
[過渡]說到酸雨，我們從剛才的圖片上已經看到酸雨對森林、雕像都造成了嚴重的危害。下面，我們一起通過酸雨危害的類比實驗來認識一下酸雨對環境的破壞(教材 P 140 頁)。
[活動與探究] (因制 SO 2 存在污染問題，所以教師課前配好模擬酸雨水，課上供給學生做實驗。) [現象]1．植物葉片(或果皮)都變色。
2．有氣泡冒出，鎂條或鋅粒逐漸變小。
3．有氣泡冒出。
[教師補充]煤燃燒時會排放出二氧化硫、二氧化氮等污染物，這些氣體溶于雨水，會形成 酸雨。
[設問]那麼，同學們根據上述的實驗，能否具體談淡酸雨對環境和人類等造成了哪些危害呢? [回答]1．酸雨引起河流、湖泊的水體酸化，嚴重影響水生動植物的生長。
2．它能破壞土壤、植被、森林。
3．酸雨對金屬、油漆、皮革、紡織品及建築材注有腐蝕性。
4.酸雨滲入地下，可能引起地下水酸化。
5.對人體的健康有直接的危害，硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部組織，引起肺水腫等疾病而使人致死。
…… [過渡]我們生活的家園——地球，她在流淚，她在滴血，她的兒女們不能坐以待斃。那我們應該採取怎樣的措施來保護她呢? [學生討論] [回答]1．減少人為排放的污染物。
2．減少煤中的含硫量，對煤炭中的硫資源進行合理的開發和利用。
3．改進設備，使燃料充分燃燒；增加催化淨化裝置，使有害氣體轉化成無害氣體。
4．使用無鉛汽油，禁止含鋁物質排放。
5．開發新能源。
…… [教師和學生一起總結剛才的內容並板書] [板書]
[過渡]煤和石油雖然是重要的化工原料，由於它們燃燒時對空氣造成污染，所以人類把眼光放在了使用和開發清潔的燃料上。
[板書]二、使用和開發新的燃料及能源 [投影]
車用乙醇汽油 乙醇是以高梁、玉米、小麥、薯類、糖蜜等為原料，經發酵、蒸餾而製成的。將乙醇液中含有的水進一步除去，再添加適量的變性劑(為防止飲用)可形成變性燃料乙醇。車用乙醇汽油是將變性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一種汽車燃料。使用這種燃料不但可以節省石油資源和有效地減少汽車尾氣的污染，還可以促進農業生產。乙醇汽油在一些國家已成功使用多年，目前在我國也開始受到重視。2001 年 4 月 2 日，國家品質技術監督局發佈了《變性燃料乙醇》和《車用乙醇汽油》兩項國家標準；並於 2001 年 4 月 15 日開始實施。我國將根據具體情況，在一些城市逐步推廣使用乙醇汽油。
[講解]乙醇俗稱酒精，它是無色透明，具有特殊氣味的液體。乙醇還容易揮發，能與水以任意比互溶，而且還是一種優良的有機溶劑。
乙醇的成分裡含有碳、氫、氧三種元素，它的化學式是 C 2 H 5 OH。
[設問]根據乙醇的化學式，你認為作為汽車變性燃料的乙醇與氧氣發生反應的生成物是什麼呢? [回答]二氧化碳和水。
[追問]為什麼呢? [回答]根據品質守恆定律，從微觀的角度來講，反應前後原子的種類和數目不變。
[評價]非常好!大家學習時要注意新舊知識的聯繫。
[板書]1．乙醇(酒精) C 2 H 5 OH+3O 2 2CO 2 +3H 2 O [引申]在街上吃火鍋時，有的火鍋下面燃燒的是一種外觀類似於冰的一種物質，它真的是冰嗎? [回答]不是，這種類似於冰的物質其實是一種固體酒精。
[教師補充]從這個實例中我們可以看出乙醇同樣有著三態變化。由於乙醇燃燒時能放出大量的熱，所以它被用作酒精燈、火鍋、內燃機等的燃料。
[設問]除了乙醇之外，你還知道哪些新型的燃料或者能源。
[回答]1．氫氣被認為是最清潔的燃料，它點燃後生成了水，並且放出大量的熱。但由於氫氣的制取成本高和貯存困難，所以還沒有被廣泛使用。
2．地熱。地球的地心是高達幾千攝氏度的熔岩，地熱能的總量，相當於煤炭總量的 1．7 億倍。
3．潮汐能。它是一種不消耗的燃料，是沒有污染，不受洪水或枯水影響，用之不竭的再生 能源。在海洋能源中，潮汐能的開發利用最為現實，最為方便。
…… [板書]2．氫氣 2H 2 +O 2 2H 2 O [過渡]科學家在開發新能源上，已經取得了累累碩果。讓我們一起來看看這個可喜的成果。(或投影或製成課件) [投影] 一、用地熱水發電
產生地熱能源需要兩個條件：發熱的岩石和滾燙的水。在冰島，這兩者都具備，而且豐富得很。由此派生出地熱利用的兩種模式，一種是直接將地下熱水抽出，另一種是向地下有熱岩的地方注入冷水，利用熱岩加熱冷水，再把熱水從另一處抽出。前一種方式較省事，但地下熱水中含有多種腐蝕物，對供熱管道的腐蝕極大，如不採取有效措施事先加以預防，這種地熱利用是不會長久的。後一種方式雖然腐蝕問題不嚴重，但是，很難控制地下那個巨大的“加熱爐”(即熱岩)的活動。總之，不論採用哪種方式利用地熱，都必須擁有先進的科學技術和工業基礎。
冰島利用地熱主要靠注入冷水取得地熱能。利用地下沸水的內斯韋利熱能發電廠，居然提供了雷克雅維克所需熱能的 1／3。該廠位於地熱高溫區，地下 2000 米深處的溫度已達 400℃。從 18 個鑽孔中冒出水與蒸汽的混合物。這些混合物經過熱交換器，冷水就被加熱到約 90℃。不過，由於水中存在的大量的氧氣對管道系統具有相當強的腐蝕作用，所以必須去除水中的氧氣。為此，人們不僅使用普通的排氣法，還在水中添加少量硫化氫。硫化氫與氧氣發生反應後，就可以除去剩餘的氧氣，這就是為什麼雷克雅維克的熱水中常常會有一股淡淡的臭雞蛋味的緣故。
冰島人採用的這一措施還真有效，如果來自地層深處的沸水直接進入管道系統，管壁很快就會穿孔。因為地下水中含有豐富的礦物質以及酸性腐蝕物質，即使採用最好的鋼管，用不了幾個月也
會被腐蝕。而矽酸、氯化鈉及鐵、鈣等元素在冷卻時卻會凝固成黏合物，很快將水龍頭堵塞。若在水中添加少量硫化氫，上述弊端即都能克服。
在日本，新源產業技術綜合機構則於 1991 年末成功地進行了地下熱水發電實驗。他們將熱水在低溫下與沸騰的煤體進行熱量交換，利用交換過程中產生的蒸汽發電。
由於日本擁有大量的溫泉，因此在溫泉旁打井，然後安裝設備，利用地下熱水發電是很方便的，目前，這項實驗正在進行中。
二、太陽灶
收集太陽能代替煤、電，用來煮水燒飯，是大陽灶的特長。
例如，我國四川省攀枝花市注重能源利用和環境保護，這裡的城鄉居民普遍使用太陽灶，住宅民房頂上的太陽能器具群已成為該市的一大景觀。
澳大利亞悉尼大學的一個太陽能研究小組研製了一種新型的太陽能灶，效率很高。該裝置的關鍵設備是一個獨特的太陽能集熱器，其形狀為弓狀的不銹鋼鏡子，鏡子長 5 英尺(約合 152 釐米)、寬 2 英尺(約合 61 釐米)。將這種太陽灶置於屋外的地面上，鏡子始終正對著太陽光，在其正中央佈置一套發散式吸熱管，通過管子迴圈的水由於被加熱而變成蒸汽；再用管子將蒸汽引到屋內的灶上，用這種辦法可使灶溫達到 180℃。在這麼高的溫度下可進行各種烹調，既能炸制、烤制食品，也能蒸煮食品，一個灶可供應 25 個人就餐。
此外，由於白天在壓力容器中產生的熱量散發的速度很慢，所以甚至到深夜，爐灶也能保持高溫，故在夜間仍可使用。
三、乾淨的核能
1986 年，世界核電裝機容量還只有 2．5 億千瓦，7 年後的 1993 年就發展到 4 億千瓦，占世界發電總量的 17％，預計再過 7 年，到本世紀末，核電裝機容量還將增加到 5 億千瓦，發電量將占世界發電量的 1／3～1／2。尤其是少煤缺油的法國與日本，1993 年已建成投入運行的核反應爐已有 56 座與 48 座，分列世界第一位與第二位。發電總功率也達到了 0．6 億千瓦與 0．4 億千瓦。就
是那些擁有豐富的煤炭、石油資源的國家，也在大力發展核電，其中羌國運行的核反應爐在 80 年代未就已超過了 100 座。而英國、俄國、德國的運行堆數在 1993 年也分別達到了 35 座、29 座和20 座。由此可見，進入 21 世紀後，能源結構中核電的比重將進一步增大，其作用和地位也將日顯重要。到那時，核能將像現在的煤、油、氣等天然常規能源那樣，日漸為眾多的人們所接受，進入尋常的百姓人家。
[小結]通過這節課的學習，我們知道，在人類利用燃料的同時，也給人類所賴以生存的環境——地球，帶來了極大的危害。作為地球人類的一員，我們應該團結起來保護我們的家園，努力學習，投身于現代化建設中。
[佈置作業]習題 2、3、4、5、6 板書設計 課題 3 使用燃料對環境的影響 一、燃料燃燒對空氣的影響
二、使用和開發新的燃料及能源
1．乙醇(酒精) C 2 H 5 OH+3O 2 2CO 2 +3H 2 O 2．氫氣 2H 2 +O 2 2H 2 O 考題回顧
1．綠色能源是人類最理想的能源，不會造成環境的污染，下列不屬於綠色能源的是……………………………………………………………………………() A.風能 B.太陽能 C.氫能源 D．煤 2．我區煤炭資源十分豐富，至今煤仍是我區工業和民用的主要燃料。煤的大量燃燒使我區一部分地區的空氣品質下降，你知道煤燃燒造成大氣污染的主要物質是 。(至少答兩種) 3．武漢市政府堅決取締正三輪摩托車(俗稱“電麻木”)，原因之一是正三輪摩托車產生的大量尾氣嚴重污染城市生態環境。據有關專家介紹，每輛正三輪摩托車產生的尾氣遠遠超過小汽車的排放量。
某同學通過查閱資料，發現機動車尾氣是由汽油等燃料不完全燃燒產生的，含有 CO 2 、SO 2 、CO、氮氧化物、揮發性有機物、固體顆粒等物質。由此該同學推測：汽油中含有碳以及少量的氮、硫等物質，汽油在燃燒中發生了如下化學反應：
2C+O 2 2CO(不完全燃燒) C+O 2 CO 2 (完全燃燒) S+O 2 SO 2 (1)該同學的推測 (正確或不正確)。理由是 。
(2)請提出一條用化學手段治理汽車尾氣的合理化建議：
。
答案：1．D2．CO 2 SO 2 NO(或氮氧化物)煙塵(任選兩個) 3.(1)不正確，汽油中不存在碳、硫、氮等單質。所列反應式不能表示汽油在燃燒過程中發生的化學反應。(2)改變發動機的結構，使汽油充分燃燒。或在汽車發動機內安裝轉化器，加入催化劑，使尾氣中的有害物質轉化為無害物質。
備課資料 1．什麼是光化學煙霧?為什麼它會嚴重損害人的健康? 從汽車中排出的大量廢氣嚴重污染空氣。汽車廢氣中，含有有毒的一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和一些碳氫化合物，形成所渭的“光化學煙霧”，使人眼睛受刺激、淚水不止，頭暈目眩,甚至手足抽搐。
光化學煙霧的形成，主要是由於汽車廢氣中的二氧化氮受陽光紫外線照射後，放出氧原子，變成一氧化氮。而游離的氧原子又和空氣中的氧氣分子相化合，變成臭氧分子。不論是氧原子還是臭氧分子，都能使汽車廢氣中的一些碳氫化合物氧化，變成乙醛。乙醛本是一種無色液體，但很容易揮發，沸點只有 20．8℃，它的蒸氣具有刺鼻的氣味，能強烈刺激人眼，造成流淚、紅腫。另外，一氧化氮、二氧化氮和碳氫化合物經過許多複雜的化學反應而產生氧化劑，也能使人眼紅和喉痛。因為這是在日光中紫外線照射下發生的光化學反應，所以叫“光化學煙霧”。
美國洛杉磯，光化學煙霧曾使 400 多人死亡，許多人得了紅眼病。據統計，在 60 年代美國每年汽車廢氣中排出的一氧化碳、二氧化碳和碳氫化合物等有毒物質，多達 8100 余萬噸。
日本也是如此。在東京的街道上，經常彌漫著汽車廢氣造成的光化學煙霧，使人眼睛疼痛不已。東京的一所中學，有 40 多個學生在上課時昏倒。經衛生部門分析，是一氧化碳中毒。這些一氧化碳是從學校旁邊開過的許多汽車排出來的，汽油燃燒不完全就產生一氧化碳。這個學校不得不宣佈停學一段時期。
由於空氣被污染，嚴重影響人民身體健康。據美國衛生部門分析，美國許多疾病的發病率增加，都與空氣污染有關。例如，美國近 20 年來，肺氣腫患者急劇增加，發病率增長了 9 倍，美國城市居民死于這種病的比農村高一倍。
2．我國地熱發電現狀 從 1970 年以來，我國最早在廣東豐順，後來又在河北懷來、江西宜春和溫湯、山東招遠、福建南靖、遼寧熊嶽和營口等地，先後建成幾十至幾百千瓦的小型實驗電站。這些電站多半是用溫度不到 100℃的地熱水，採用所謂的“降壓擴容介質法”(用低沸點的氯乙烯經地熱水加溫成蒸氣去驅動氣輪機組)發電。截至 1990 年，全國地熱電站總容量為 2．23 萬千瓦。
湖南省甯鄉地區的灰湯地熱發電站，是我國小型電站中辦得比較成功的一個。那裡的熱水溫度為 91℃，設計功率為 300 千瓦。這個電站的生產井深為 560 米，1975 年建成後發電能力就達到了設計標準，每天運行兩班，向附近地區供電。
全國最大的地熱電站是西藏的羊八井地熱電站。據實地測試，羊八井地區的地熱田最高溫度為172℃。1977 年，人們在羊八井建成一座容量為 1000 千瓦的地熱實驗電站。1983 年又建成了總容量為 6000 千瓦的實驗機組。現在，地熱電站的裝機容量為 2．5 萬千瓦，已累計發電 4 億千瓦以上，發電量占拉薩電網的 40％～50％。
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