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“燃料与能源”的问题剖析与启示

时间:2022-03-03 09:45:37 浏览次数:

“燃料与能源”是初中化学较为重要的章节内容,需要学生在掌握化学知识的前提下,拓展思维,提升问题分析能力。“燃料与能源”也具有重要的学习意义,不仅含有众多的化学知识,同时与生活联系紧密,对人类发展有着深远的影响。在该部分内容中存在四个较为重要、存在难度的问题,本文将结合相应的化学知识开展问题剖析与实例探究,提出相应的问题启示以供读者参考。

问题一:燃料与能源的类别辨析问题

对能源的类别辨析是该内容的基础问题,即理解何为可再生和不可再生能源。最为根本的方法是研究能源获得的方式,判断在自然界中是否可持续生成,是否可长久使用,最为典型的例子为可再生能源风能,不可再生能源化石燃料,前者在自然界中永久存在,而后者是亿万年形成的资源。因此辨析该问题只需分析能源的成因,以及使用的持续性。

例1 我国南海海域蕴藏着丰富的石油和天然气资源,下列关于石油和天然气的叙述不正确的是(  )。

A.天然气是一种混合物

B.石油属于可再生资源,因此可以大量无节制地使用

C.石油属于化石燃料的一种,燃烧使用对环境有害

D.天然气的主要成分为甲烷,属于绿色气体

问题分析 天然气的主要成分为甲烷,同时还含有一些其他成分,故为混合物,甲烷进行燃烧反应会生成水和二氧化碳,对环境的污染小,为绿色能源,所以A和D正确。而石油属于重要的化石燃料,开采使用后短时间内无法从自然界得到补充,因此属于不可再生能源,同时燃烧石油会产生大量具有污染性的氮氧化物和硫化物,对环境有一定的污染,所以B错误,C正确。

答案为B。

问题启示 能源的类别辨析主要集中在是否可再生上,因此明确能源的来源是正确分析的基础,其次也可以牢记一些典型的能源,采用归类的方式学习。另外对于一些特殊的易混淆的能源可以区别对待,如乙醇可由农作物发酵制得,属于可持续获得的能源,因此是可再生能源。

问题二:燃料燃烧的条件及灭火方法

燃料燃烧需具备一定的条件,其燃烧问题也是该内容的核心问题之一,剖析该问题可从燃烧反应所需的条件角度进行分析。燃料燃烧的三个条件分别为:物质具有可燃性,与氧气或空气相接触,同时达到燃烧所需的最低温度。其中条件一对于燃料而言都具备,因此只需分析后两个条件即可。而灭火就是针对燃料燃烧的条件所采取的措施,即破坏燃烧条件。

例2 理解燃料反应的原理是利用和控制燃料燃烧的关键,下列关于燃烧的叙述正确的是(   )。

A.燃料与氧气相接触都会进行燃烧反应

B.如果达到了燃料燃烧所需的最低温度,就可以燃料起来

C.生活中将柴火架空是为了使柴火与空气接触的更充分,利于燃烧

D.采用口吹的方式熄灭蜡烛是因为吹风可以快速降低蜡烛的着火点

问题分析 本题目考查燃烧的三个条件,需注意的是三个条件要同时具备。A选项只满足了燃料燃烧其中的两个条件,故不会发生燃烧反应;B选项没有说明与氧气相接触,故也不能发生燃烧反应;C选项是对燃烧原理的利用,架空有利用与氧气相接触,故可以助燃;D选项表达错误,着火点是物质的属性,不会轻易改变,采用口吹的方式熄灭蜡烛只是将温度降低到了着火点以下。

答案为C。

问题启示 在教学燃料燃烧的问题时,需要引导学生对燃烧的三个条件关系有充分的认识,即三者虽然相互独立,但只有同时满足才能发生燃烧反应,缺一不可。另外在教学燃烧控制时首先需要使学生充分理解“着火点”,即着火点是物质本身所固有的属性,一般不会因外界环境的改变而变化,因此在利用该条件进行灭火时只是改变外界的温度。

问题三:燃料燃烧过程中的能量变化

燃料燃烧从化学角度来看发生的是燃烧反应,属于化学反应的一种,化学反应一般都伴随有能量的变化,那么燃料燃烧的能量又是如何变化的呢?对于上述问题首先需要明确生产生活中利用了燃烧的哪方面特点,以及燃烧燃料的目的所在。燃料作为能源物质含有大量可以利用的能量,而采用燃烧的方式可以将其内能释放出来,转化为热能为人类服务。

例3 下列选项的叙述正确的是(  )。

①燃料燃烧过程中均伴有能量的变化,这个过程属于化学反应

②化学反应的能量变化有吸热和放热两种,故燃料燃烧也有吸热和放热两种情形

③可燃物在任何条件下进行燃烧反应均会发生爆炸

④燃料燃烧的过程不仅会有能量的变化,而且有新物质生成

A.①④ B.②③ C.①② D.②④

问题分析 燃料燃烧发生的是与氧气进行的燃烧反应,属于化学反应,而燃烧反应过程中会放出热量,并有新物质生成,故①④正确,②错误;可燃物在有限的空间中进行燃烧时才可能发生爆炸,但也不是绝对的,故③错误。

答案为A。

问题启示 燃料燃烧虽然也属于化学反应的过程,但实际上是一个更为具体的反应,属于燃烧反应,因此其能量变化是确定的。教学燃料燃烧时可以列举一些具体的粒子,如甲烷、一氧化碳等燃料,书写具体的燃烧化学方程式,使学生认识何为燃烧反应,对其产生直观的认识。同时教学中要注重对化学反应能量变化的辨析指导,培养学生全面分析问题的能力。

问题四:新能源的研發与应用问题

“燃料与能源”内容另一个重要的问题是新能源的开发与应用问题,这与当下倡导可持续发展的理念是分不开的。该问题主要考查对新能源的了解,需要结合相应的化学知识来分析新能源的物质组成及化学反应,虽然属于创新性内容,但出发点依然是基础知识,分析时可首先确定新能源的物质组成,然后分析新能源的工作原理。

例4 在深海中蕴藏着丰富的“可燃冰”,而可燃冰是一种高效环保的新能源,实际上是甲烷水合物,化学式为CH4·8H2O,遇火遇热即燃,下列关于可燃冰的叙述不正确的是(   )。

A.“可燃冰”的相对分子质量为160

B.“可燃冰”燃烧反应的化学方程式为

CH4·8H2O+2O2△CO2+10H2O

C.“可燃冰”属于可再生资源

D.CH4·8H2O的组成元素有三种

问题启示 “可燃冰”的化学式为CH4·8H2O,计算后可知相对分子质量为160,由三种元素组成,与氧气进行燃烧反应的化学方程式为

CH4·8H2O+2O2△CO2+10H2O

故选项A、B、D正确;虽然“可燃冰”的储量大,但依然需要亿万年才可以形成,故属于不可再生资源,C错误。

答案为C。

问题启示 新能源的研发和应用问题多出现一些创新拓展题,因此在教学该问题时需要注意开拓学生的视野,拓展学生的思维。应立足绿色环保、持续发展,引导学生对未来的能源前景进行探究,需要注意的是在探究的过程中需要以基本的化学知识和反应原理作为起点,适当地结合当下最为流行的新能源电池作为材料开展引导学习

上述所探究的“燃料与能源”的四个重要问题,不仅是学生较难理解的问题,同时也是该部分内容的重点知识,在历年的中考中都有涉足。对于难点问题的剖析需要教师充分结合教材的基本化学知识和原理,开展引导探究、逐个突破。同时在教学中要充分调动学生已有的知识基础,采用类比辨析的方式,使学生深刻认识问题之间的联系与区别。另外在教学过程中,要立足基本问题,注重培养学生的分析思维和辨析能力。

(收稿日期:2018-12-10)

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