化学人教版高中必修1调查家庭所用燃料

教学设计调查家庭所用燃料的性能、价格、资源蕴藏情况及燃烧产物对环境的影响，对家庭燃料的选择及如何使其充分燃烧提出自己的看法（高一化学第21页研究性学习的课题）一.教学目的：培养高中生在社会调查活动中产生化学课题的“问题意识”方面的能力。对调查活动的组织、材料数据记录及调查表格设计的技能训练。让学生运用化学知识进行方案设计，模拟地解决实际问题（STS教育）二.教学策略：第一阶段:在活动开场白上，运用“头脑风暴”法激活学生的已有的经验，让学生据个人实际，初步确定调查活动的主题，进一步产生探究的课题。第二阶段:组织社会调查，发放调查调查表格并对重点作讲解，强调注意事项。第三阶段：回收学生的作业（调查表格、总结、燃烧改良方案的设计），教师对活动评价、总结。三.活动记录教案实录（一）活动第一阶段教学过程记录师：为了改变同学们单一的化学学习方式，同时也为了丰富大家假日的生活，大家在“五一”假日中完成一个课外作业。请大家翻到化学课本第22页，看到研究性学习的课题《调查家庭所用燃料的性能、价格、资源蕴藏情况及燃烧产物对环境的影响，对家庭燃料的选择及如何使其充分燃烧提出自己的看法》（板书）家用燃料 品名性能价格资源蕴藏燃烧产物的环境影响师：燃料在化学上的定义是什么？燃料可在状态、是否再生等方面来分类，现在请大家发表看法。学生1：燃料的定义指可燃物，能与空气中的氧气发生氧化还原反应的物质。燃料在状态上分固体燃料、液体燃料、气体燃料；还可分类为再生燃料、不可再生燃料，还有绿色燃料。（板书）固体燃料再生燃料燃料液体燃料燃料非再生燃料气体燃料绿色燃料师：老师与大家共同探讨题目中五个要求，首先我们着重探讨家用燃料的性能，大家可以从哪些指标来反映性能呢？学生2：燃料性能指易燃不易燃、火势旺不旺、使用方便不方便。师：我们尽量用术语来描述燃料性能的几个变量，大家可不可以表达出来？（教室中出现一段时间的沉默），那么老师给你们示范一下。（板书）易燃性发热量便利性灰粉量（讲解）这几个术语可不可以概括刚才我们所描述的性能呢？（学生齐声回答）：可以。师：同学们的家庭生活环境各有所不同，大家据个人的生活经验对黑板上的五个要求谈谈各自的使用情况。学生3：我们使用最多燃料的是煤球，我们镇是主要产煤区，煤价格较便宜，只是有的煤的煤火不旺，硫磺气味浓，在冬天对室内空气污染重。据我父亲说现在有能力的人都在抢挖煤炭，地下的煤脉越来越少。。学生4：我家使用液化气，使用起来很方便，还比较清洁，火力猛烈。液化气来源于石油，价格却在不停上涨，现在主要用于洗浴的燃料，作为家用燃料的一种补充可以应急。学生5：我家现在使用的是沼气，用起来比较方便，几乎不用买煤球作燃料。因为我家是养鸡户，通过沼气池可以处理大量的鸡粪，同时为鸡的青饲料提供大量的肥料。乡政府为沼气池的建造提供了材料。不足之处就是觉得冬天时气量不是很充裕。学生6：我家住在林区，家境不太好，山上的树杈、锯木场的边料是我家的主要的燃料，木料燃烧时烟大，灰多（特别是灶冷柴湿时候），不过柴火力大，木柴也属于可再生燃料吧。学生7：谈起木柴燃料，我想起来木炭也是家用的一种燃料，木炭火力大，烟少，在冬天乡下人喜欢用作取暖之用，城市人也来收购。我家曾经烧过木炭，要砍掉山上大量的硬质灌木，而这些小杂木却生长的较慢、数量并不是很多。所以曾被林业站查过。学生8：稻草、稻谷壳也是农家的一种燃料。学生9：油茶壳、茶饼也是农家的一种燃料。学生10：如今摩托车已基本上普及了，成了城乡人们的交通工具，因此汽油也是家用燃料。学生11：大城市使用的是水煤气，象用自来水一样的方便，老师能不能讲讲其中的知识。学生12：我听说草原上的牧民将晒干的牛粪饼作燃料，是不是这样，老师？（学生一起哈哈大笑）………（总结）老师我发现同学们的生活经验竟如此的丰富，大家集思广益地例举如此多的家用燃料，让我们总结一下。（板书）家用燃料农作物石油其它煤、水煤气木柴、木炭稻草、稻谷壳沼气汽油、液化气牛粪饼（下发社会调查操作办法讲义、调查活动表格）活动第二阶段社会调查过程记录活动小组一调查记录课题:木柴，一种源远流长的燃料[调查]情景一.我们发现学校的生活锅炉边堆积一大堆木柴，其中相当数量是煤渣斑斑的坑木（煤矿井下拆下来的），也有新伐下的松树，厨师正用木柴作锅炉燃料，来产生蒸汽蒸饭、烧热水。情景二。在学校食堂旁，还发现一台旧的生活锅炉，已经锈迹斑斑。一打听，已经被烧坏，不能再用了。于是我们就用木柴的使用，访谈了锅炉工。[采访笔录]学生1：师傅，我们镇盛产煤，为什么你们的锅炉不燃煤，而在烧柴呢？师傅：烧木柴比燃煤要便宜一些，我们烧的坑木是一种废弃不用木柴，不烧掉也会白白的腐烂掉。学生1：我们怎么也看见你们也在烧山上砍下的松树呢？师傅：那是有时坑木量不够。另外的一个原因是煤中含硫磺，会损坏锅炉，我们原来那台锅炉也是烧煤多（用手指了指），结果用不到三年就坏了，就是燃煤烧坏的。学生2：你们把山上的松树当木柴烧了，是不是违反了《森林保护法》？师傅（不悦）：我也不想烧木柴，因为烧木柴灰烟大，劈柴、添柴的忙个不停，劳动强度大……这事由食堂（承包）老板说了算……学生3：（打圆场）师傅您在锅炉房很有经验，您给介绍介绍煤与木柴燃料的好处与弊端。师傅：煤燃料烧水，锅炉添完一次煤，可以用半小时以上，但硫磺味大，成本高，冬天花费更大。木柴燃料火势大，就是要不断地添柴，灰、烟多些，最大好处没有硫磺味，象这台锅炉烧了七、八年的时间还没有出现什么故障。……[调查总结]一．[问题发现]为什么木柴燃料不会损坏锅炉，而燃煤的锅炉的寿命相对较短？有科学原理吗？二．[问题解释]（分析）原煤中含有相当硫元素，师傅指煤的硫磺味应该是SO2气体。化学反应方程式：S+O2=SO2SO2会与煤中水汽结合生成H2SO3；化学反应原理：H2O+SO2=H2SO3H2SO3等物质与锅炉壁上的氧化铁反应，形成可溶性的Fe2（SO4）3，反应原理：H2SO3+O2+Fe2O3=Fe2(SO4)3Fe2(SO4)3长久日久的形成，导致锅炉壁慢慢腐蚀，直至出现穿孔锅炉报废。而木柴中含硫、磷元素极少，故生成S02、P2O5腐蚀物质量少，对铁制品腐蚀轻。故木柴燃料在生产实践中，被工人总结为安全、经济。小组活动二调查记录课题：木柴，古老的建材燃料[调查]情景一.我们发现,凡是历史有上百年的老房(清朝年代),都是用青砖砌的,这些老屋的墙面是青砖砌的,地面也是用青砖铺的,青一片的颜色构成了山村的一道风景.情景二.通过询问上了年纪的老人,我们得知,青砖又叫柴砖,是一种用木柴烧制成的砖。而现在使用的是红砖，是用煤作燃料烧制的。情景三.我们通过相同重量的铅球(4公斤)在1.5米高空落下,来碰撞青砖和红砖,发现青砖的强度比红砖要低得多,并且青砖较不耐风化,易剥落.[对老屋的考查]:并且我们镇盛产煤。[提出问题]我们不禁要提出这么第一个问题：为什么青砖会呈青灰色？而红砖却显得红褐色呢？[实践活动]：经化学老师的指点，我们查阅《十万个为什么》及陶瓷工艺的资料书，我们得到如下的答案。[问题解释]做砖的原料称黏土，是含有一定量铁元素和含较多碳元素的黑色腐殖质泥土。木柴燃烧时，燃烧温度低，且产生烟道气含有碳黑成分，因此，黏土的烧制中有含的碳还原剂，呈还原气氛，在烧制快结束后，工人会在砖上浇上水，使之较快降温。这时，赤褐色的Fe2O3被还原为氧化亚铁，故砖呈青灰色。而煤燃烧时温度较高，烟道气中还原性成分也较少，在高温下黏土的碳在高温被氧化，C+CO2=2CO,2CO+O2=2CO2；故黏土的铁以Fe2O3形式存在，呈红褐色。后来我们班的部分学生在参观一家用稻谷皮（碾米厂剥下的大量稻谷壳）作燃料的砖厂，发现其产品就是青砖，因此进一步证明了木柴烧出的应该是青砖。[问题发现]这使人要进一步的探究，本地盛产煤，煤储量丰富质量也相当好。[课题]为什么先人会用木柴来烧砖，而不用煤作燃料？[实践调查]因素一：煤的开采难度较大，需要一定的资金，比较多的劳动力投入，而在建国之前，整个社会生产力水平都很低，开采出来的煤，因道路、交通工具等条件的限制，仅能依靠人力从山上挑下来。因此，在建国以前，煤并未被大规模的开采和使用。因素二：我们查阅了县志，发现建国之前（1949年），整个县的人口约2万，只是现在的十分之一，因此我们可以想象当时地广人稀，大部分处于原始的未开发状态。原始森林的覆盖率应该是极高的。（社会采访中，一位80多岁的老人讲，他年轻时虎豹在夜间多次涉过河来，叼走了村里猪圈里的猪。）同时我们考察老房时，随时看到一个人用双臂合抱不来的杉树柱子。[问题解决]我们对青砖这种建筑材料的探究，初步证明了木柴在历史上曾被广泛用作建筑材料，因为在当时木柴极易获得，被我们的祖先就地取材地伐来，用作烧砖烧瓦的燃料。我们也推测，当时每建成一座老屋，就会有一批惊人的树木被消耗。活动小组三调查记录课题:对改革燃料燃烧的方案设计（学生的调查报告）调查人：活动小组三全体成员调查时间：2005年5月调查对象碾米厂作坊的老板调查提纲稻谷皮的月产量是多少？对环境的影响作用？稻谷皮有哪些用途？询问碾米厂老板对稻谷皮作燃料的看法和意见？调查结果稻谷皮同样含硫少对设备腐蚀小，可以代替木柴作燃料。碾米坊每天都会产生大量的稻谷皮，月产量在2~3吨。剥下来的稻谷皮干燥、呈颗粒状、易燃。目前的稻谷皮没有被大量的使用，被到处抛弃，污染环境。建议用稻谷皮代替木柴作燃