9.1能源的综合利用课件---2023-2024学年九年级化学沪教版（全国）下册

第9章　化学与社会发展 第1节　能源的综合利用 第1课时　化石燃料 1. 能源是指能为人类提供所需能量的　　　　。中国节能标志见教材P91图9-2。  2. 能源的分类 (1) 从能源利用的角度看,可以把能源分为多年来大规模使用的能源,又称 　　　　　(如煤、　　　　 　　　　　)和近些年才逐渐开始使用的新能源(如核能、　　 　　　  　　　　　　　　　　　)。  (2) 从能源是否可以循环再生的角度看,可以把能源分为可再生能源(如太阳能、　　　　　　　　　　 　　　　　　)和不可再生能源(如煤、　　　　　 　　　　　　)。 资源 常规能源 石油、天然气等(合理答案均可) 太阳能、氢能、地热能、潮汐能、生物质能、 风能等(合理答案均可) 氢能、地热能、潮汐能、生物质能等(合理答案均可) 石油、天然气、核能等(合理答案均可) 3. 化石燃料 (1) 化石燃料主要包括　　　　、　　　　、　　　 　等。它们都是 　　　 　(填“可再生”或“不可再生”)能源,都属于混合物。化石燃料是古代生物埋在地下,长期在　　　 　、　　 　　下经过复杂的变化逐步形成的。天然气的主要成分是结构最简单的有机化合物——　　　 　。 　　　是成分复杂的液态混合物,其主要成分是多种由　　　 、　 　  元素组成的有机化合物(通常称为　　　)。煤是成分复杂的　　　　 　,含有的元素主要是　　　　,还含　　 　　　   等元素。  煤 石油 天然气 不可再生 空气不足 高温高压 甲烷(CH4) 石油 碳(或C) 氢(或H) 烃 固态混合物 碳(或C) 氢(或H)、氧(或O)、氮(或N)和硫(或S) (2) 化石燃料及其炼制得到的各种燃油,在燃烧释放大量热的同时也产生大量二氧化碳气体,加剧了大气层的　　　　　　;煤、石油燃烧时,还产生一些　　　　　 　　　　,若不加以处理,将造成　　　　　。　  (3) 石油经分馏或其他加工方法,可以得到汽油、　　　　、　　　　　   和柴油等,可以为不同类型的发动机提供适合的燃料,提高发动机的 　　　　　　。  温室效应 氮、硫的氧化物和粉尘 大气污染 煤油 航空煤油 工作效率 (4) 石油　　　　,用煤　　　　、生产　　　　,用化学方法生产各种石油化工产品,都是综合利用化石燃料的途径。通过化石燃料的综合利用,可以得到许多重要的化工产品。利用这些化工产品可以制备许多　　　 　  　　　　　　　,并进一步制造许多生活、生产中使用的有　　　 　　  　　　　　 。 分馏 炼焦 煤气 有机合成 高分子化合物 优良性能的 合成材料 1. (2022·北京)生产、生活中离不开能源。下列不属于化石燃料的是 (　　) A. 煤 B. 石油 C. 乙醇 D. 天然气 2. (2022·湘潭改编)下列属于不可再生能源的是 (　　) A. 风能 B. 太阳能 C. 核能 D. 潮汐能 C C 3. 燃料是人类社会重要的能源。下列说法中,不正确的是 (　　) A. 煤、石油燃烧时产生的氮氧化物不会引起酸雨 B. 石油炼制可得到石油气、汽油、煤油等产品 C. 汽车燃料改用压缩天然气可减少对空气的污染 D. 醋酸在空气中完全燃烧只生成二氧化碳和水 A 4. 页岩气是指蕴藏于页岩层中的天然气,是一种新开发的能源。下列说法错误的是 (　　) A. 页岩气的主要成分是甲烷 B. 页岩气是不可再生能源 C. 其完全燃烧的化学方程式为2CH4+3O2 2CO+4H2O D. 页岩气燃烧放出热量 C 5. (2022·大庆改编)我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”,“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列做法不利于实现此目标的是 (　　) A. 用太阳能、风能等清洁能源代替化石燃料的使用 B. 为了实现CO2的零排放,大规模开采可燃冰作为能源 C. 大力植树造林,严禁乱砍滥伐 D. 在日常生活中,倡导“低碳”生活 B 6. 随着人类对能源的需求日益增长,开发和利用新能源成为越来越迫切的需求。请回答: (1) 充分燃烧1kg天然气和煤所产生的CO2和 SO2气体的质量如图所示,则　　　　燃烧产 生的气体更容易导致酸雨。  (2) 为缓解全球性能源危机,人们正积极开发和利用新能源。请写出一种新能源:　 。  煤 太阳能(合理答案均可) (3) 一定量甲烷(CH4)在氧气中不充分燃烧,生成二氧化碳、一氧化碳和水的分子个数比可能为　　　　(填字母)。  A. 1∶1∶6 B. 1∶2∶6 C. 1∶3∶6 D. 1∶4∶6 B 解析:(3) 一定量甲烷(CH4)在氧气中不充分燃烧,生成二氧化碳、一氧化碳和水,反应前后碳原子和氢原子的个数不变。设二氧化碳、一氧化碳、水的分子个数分别为x、y、z,则有(x+y)∶2z=1∶4,得(x+y)∶z=1∶2。观察选项,只有B符合要求。故选B。 7. 天然气不仅可以作燃料,而且是重要的化工原料。 (1) 天然气重整可以得到合成气,其反应的微观示意图如图所示,写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。  (2) 下列物质仅以合成气为原料不能得到的是　　　　(填字母)。  A. 甲醛(CH2O) B. 草酸(H2C2O4) C. 丙氨酸(C3H7O2N) CH4+H2O CO+3H2 BC 第7题 8. 乙醇常用作燃料,乙醇完全燃烧的化学方程式为　　　　　   　　　　 ;乙炔(C2H2)也可用作燃料,当氧气不足时,乙炔燃烧会生成CO2、CO和H2O,若一定质量的乙炔燃烧生成了3.3gCO2、0.9gH2O和mgCO,则m的数值为　　　　。 C2H5OH+3O2 2CO2 +3H2O 0.7 1. 下列关于煤、石油和天然气的说法,错误的是 (　　) A. 都属于混合物 B. 都是常规能源 C. 在常温下都呈固态 D. 完全燃烧时都能生成CO2,会加剧温室效应 2. 下列措施中不能帮助解决能源危机的是 (　　) A. 减少能源消耗,节约能源 B. 提高能源的利用率 C. 开发利用新能源 D. 加大化石燃料的开采量 C D 3. “神舟十六号”载人飞船在新能源助力下成功升空。下列属于新能源的是 (　　) A. 天然气 B. 氢能 C. 石油 D. 煤 4. (2023·烟台改编)《汉书》中记载:“高奴县洧水可燃”,《梦溪笔谈》中记载:“余疑其烟可用,试扫其烟为墨,黑光如漆……”。“洧水”即为石油。下列关于“洧水”的说法错误的是 (　　) A. 不可直接作燃料 B. 是不可再生资源,属于纯净物 C. 其主要成分为多种烃 D. 其不完全燃烧的产物可用于制墨 B B 5. 下列关于石油的叙述不正确的是 (　　) A. 石油分解可制得汽油、煤油等物质 B. 石油主要含有碳元素和氢元素 C. 可利用石油产品发电 D. 将石油分馏可得到多种产品 A 6. (2022·南通)下列有关天然气的说法不正确的是 (　　) A. 天然气属于可再生能源 B. 天然气燃烧时放出热量 C. 使天然气充分燃烧需要提供足够的空气 D. 天然气与空气混合后遇到明火,可能会发生爆炸 A 7. (2023·金昌)能源利用和环境保护是人类共同关注的话题。 (1) 目前,人类使用的燃料大多来自化石燃料,化石燃料属于　　　 　(填“可再生”或“不可再生”)能源。  (2) 煤的使用在方便人们生活的同时,也对环境造成了不良影响。含硫煤不充分燃烧产生的气体污染物有　　　　　　(填化学式)。  (3) 为控制二氧化碳的排放量,科学家采取新技术,将二氧化碳和氢气在催化剂和加热条件下转化为重要的化工原料乙烯(C2H4)和水,反应的化学方程式为　　　　　　 　　　　　　　。  不可再生 SO2、CO 2CO2+6H2 C2H4+4H2O (4) 请你写出一种新能源的名称:　 　　　　　　　(第3题中已有的除外)。 太阳能(合理答案均可) 8. 下列说法不正确的是 (　　) A. 煤、石油、天然气在常温下分别呈固、液、气态 B. 在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量 C. 燃料充分燃烧,能节约资源,减少污染 D. 太阳能、风能、地热能等的利用,可以缓解面临的化石能源危机 9. 将石油加热炼制,不可能得到的产品是 (　　) A. 煤焦油 B. 润滑油 C. 柴油 D. 石蜡 B A 10. (2023·枣庄)阅读下列短文,回答问题: 　　天然气不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资 源。经过多年努力,我国在天然气的开发利用方面已取 得重大突破。 　　方法一:煤气化生成一氧化碳和二氧化碳。在高温、 高压和“甲烷化催化剂”的作用下,一氧化碳、二氧化碳 分别与氢气反应生成甲烷,其中“甲烷化催化剂”在这两 个化学反应过程中发挥着至关重要的作用。 第10题 　　方法二:开发煤层气,煤层气指储存在煤层中,以甲烷为主要成分的烃类物质,俗称“瓦斯”,是与煤伴生、共生的气体资源。 　　方法三:开发可燃冰,可燃冰的主要成分是甲烷水合物,甲烷水合物能稳定存在的压强和温度范围如图所示。可燃冰一旦离开海床便迅速分解,容易发生井喷意外,还可能会破坏地壳稳定平衡,引发海底塌方,导致大规模海啸,所以可燃冰的开采困难。 (1) 方法一中提到的一氧化碳、二氧化碳分别转化为甲烷的关键反应条件是使用　　　 　　　。  甲烷化催化剂 (2) 方法一中一氧化碳转化为甲烷的原理可以表示为CO+3H2 CH4+H2O,则二氧化碳转化为甲烷的原理为　   (用化学方程式表示)。  (3) 从物质的分类角度分析,方法二中的煤层气属于　　　　(填“纯净物”或“混合物”)。  (4) 根据方法三,判断有关可燃冰的说法正确的是　　　　(填字母)。  A. 在15℃和100atm时,可燃冰能稳定存在 B. 可燃冰开采时若出现差错,则可能导致严重的自然灾害 CO2+4H2 CH4+2H2O 混合物 B (5) “碳中和”中的“碳”是指　　　　(填“CO”或“CO2”)。我国政府提出在2060年前实现“碳中和”,下列做法符合“碳中和”理念的是　　　(填字母)。 A. 植树造林 B. 焚烧秸秆 C. 节能减排 D. 燃放烟花 CO2 AC 11. (2023·泸州)泸州的天然气化工实力雄厚,天然气可制备多种化工产品,由天然气→氢气→氨气→硝酸各步转化的反应如下:(反应条件未给出) ① CH4+2H2O CO2+4H2;② N2+3H2 2NH3;③ NH3+2O2 HNO3+ H2O。回答下列问题: (1) 属于化合反应的是　　　　(填序号)。  (2) 反应③中氮的化合价升高了　　　 价。若反应③恰好完全反应,所得 硝酸溶液的溶质质量分数为　　　　　　　　　　(列出计算式即可)。 ② 8 ×100% 第2课时　太阳能　化学电池　氢能 1. 太阳能 目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳能。太阳能的转化和利用的形式通常有: (1) 太阳能以　　　　的形式传送到地面,绿色植物通过　　　　作用吸收太阳能,动物食用植物间接利用了　　　　,化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收的　　　　。这些被吸收的太阳能通过各种形式的化学反应转化为　　　　能,物质中的　　　　能又可以通过各种形式的化学反应转化为　　　　能、　　　　能或　　　　能而释放出来。  光波 光合 太阳能 太阳能 化学 化学 热 光 电 (2) 　　　 　是大自然利用太阳能最成功的范例。直接利用太阳辐射能,主要有以下两种方式:① 光—热转换,其基本原理是　　　　　   　　　　　　　　 ,如　　　　、　　　　　　　等。② 光—电转换,即把太阳能　　　 　　　　。目前,太阳能的　　　　　是太阳能利用中技术最成熟的,它具有转换　　　　、运行　　　　等特点。 光合作用 利用太阳辐射能加热 物体而获得热能 温室 太阳能热水器 直接转换成电能 热利用 效率高 成本低 2. 化学电池 (1) 电池是一种将　　　　直接转化为　　　　的装置,是一种　　 　  的能量转换器。  (2) 阅读教材P95~96“观察与思考”并回答问题。 ① 写出教材P96图9-8中你认识的电池种类:　　 　   　　　　　　　　　　　　　等,它们都能将其他形式的　　　　转换成 　　　　。  化学能 电能 高效率 干电池、充电电池、纽扣电 池、太阳能电池、燃料电池 能量 电能 ② 从教材P96图9-9的实验中你观察到的现象:a. 电流表的指针　　　 　; b. 蓝色的硫酸铜溶液颜色逐渐变　　　　;c. 锌片　　　　,铜片　　　   　　　　　　　　。结论:通过硫酸铜溶液与　　　　反应,将　　　　直接转化成　　　　。  (3) 电池的应用十分广泛,但随意丢弃废旧电池,会导致　　　　　　 和 　　　　　　对环境的污染,你认为废旧电池应如何处理? 　　　　　   　　　　　　　　　　　　　　　　　。 发生偏转 浅 变薄 表面附 着一层红色固体 锌 化学能 电能 固体废弃物 重金属离子 废旧电池不要 乱扔,应回收集中处理(合理答案均可) 3. 氢能 (1) 氢气被看作理想的“绿色能源”,是因为① 　　 　　　  　　　　　;② 　　　　　　　　 　　　　　;③ 　　　　　　　　 　　　　　　。  (2) 氢能开发与利用面临的困难:① 　　　　　 　;② 　　　　　　　　 。 (3) 请你提出一条获取氢气的较理想的方法:　　　　　   　　　　　　　　　　　。 氢气在氧气中完全燃烧放出 的热量多 制取氢气的原料是水,资源不受限制 氢气的燃烧产物是水,不会污染环境 制氢成本高 储存和运输要求高 寻找新的催化剂,利用太阳能 分解水(合理答案均可) 1. (2022·江西)从环境保护的角度考虑,下列燃料中最理想的是 (　　) A. 氢气 B. 煤炭 C. 汽油 D. 一氧化碳 2. 手机使用的锂(Li)电池是新型的高能电池,以质量轻、电容量大而受到重视。某种锂电池的总反应可表示为Li+MnO2 LiMnO2,下列说法正确的是 (　　) A. 该反应属于化合反应 B. 反应前后锂元素的化合价不变 C. MnO2中含有氧分子 D. LiMnO2属于氧化物 A A 3. 下列说法不正确的是 (　　) A. 潮汐能、风能、太阳能都是可再生能源 B. 减少煤的使用有利于防止温室效应进一步增强 C. 煤燃烧产生的CO2和SO2都是形成酸雨的污染物 D. 氢氧燃料电池用作汽车的驱动电源可以减少空气污染 C 4. 某化学兴趣小组进行了两组实验,实验一:如图甲,将除去表面氧化膜的锌片插入盛CuSO4溶液的烧杯中;实验二:如图乙,用导线将除去表面氧化膜的铜片和锌片分别连接到电流表的正、负极,然后把铜片和锌片一起插入盛CuSO4溶液的烧杯中。下列说法正确的是 (　　) A. 实验一观察到锌表面有红色物质析出,反应后溶液 质量会减小 B. 实验二观察到电流表指针发生了偏转 C. 实验一和实验二都明显体现了化学能转化为电能 D. 从微观角度分析,实验一不存在电子的得失,实验二存在着电子的得失 B 第4题 5. (2023·长沙)目前在生产、生活中大量使用氢能源还存在一定困难,原因是 (　　) A. 氢气本身无毒 B. 氢气制取成本高且贮存困难 C. 氢气燃烧放出的热量多 D. 氢气的燃烧产物不污染空气 B 6. (2023·永州改编)请回答下列问题: (1) 工业上一种制取H2的方法为CO+H2O CO2+H2,其生成物CO2和H2在一种新型催化剂作用下进一步反应,其反应微观示意图如图甲,从该示意图可以判断生成物C与D的分子个数比为　　　　。  1∶1 (2) 利用太阳能将　　　 转化为氢气是一种理想的途径,某种光分解水的循环反应过程如图乙所示。该循环过程中不断消耗的物质是　　　　(填化学式)。  (3) 合金Mg2Cu是一种潜在的储氢材料,该合金在350℃时完全吸氢发生反应:2Mg2Cu+3H2 3MgH2+MgCu2;MgH2与水反应生成白色的Mg(OH)2沉淀,并释放出H2,其反应的化学方程式为　　　　　   　　　　。 水 H2O MgH2+2H2O Mg(OH)2+ 2H2↑ 1. 下列说法不正确的是 (　　) A. 目前人类所使用的能源绝大多数来自太阳能 B. 人类社会需要的能量全部来自化学反应 C. 被吸收的太阳能通过各种形式的化学反应转化为化学能 D. 目前,太阳能的热利用是太阳能利用中技术最成熟的,它具有转换效率高、运行成本低等特点 B 2. (2023·扬州)关于某可再生能源的描述如下:该能源储量巨大,但阴雨天等因素会影响其使用,如图为该能源在生活中的应用。该能源是 (　　) A. 地热能 B. 太阳能 C. 水能 D. 化石燃料 B 第2题 3. (2022·徐州改编)如图所示,用导线将铜片和锌片分别连接电流表的正、负极,插入硫酸铜溶液中即可构成化学电池。下列说法不正确的是(　　) A. 该装置将化学能直接转化为电能 B. 反应前后烧杯中溶液的质量不变 C. 实验说明锌的金属活动性大于铜 D. 涉及的反应为Zn+CuSO4 Cu+ZnSO4 B 第3题 4. (2022·镇江)甲醇燃料电池的反应为2CH3OH+3O2+4NaOH 2Na2CO3 +6H2O。下列说法不正确的是 (　　) A. 该反应中有三种氧化物 B. NaOH可用食盐为原料获得 C. Na2CO3为侯氏制碱法中的碱 D. 相比燃烧发电,该反应将化学能转化为电能的效率高 A 5. (2023·河南)2023年5月30日,我国“神舟十六号”载人飞船成功发射,三位航天员顺利进入空间站。空间站内航天员吸入的氧气可由电解水提供,水通电分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　。运载火箭使用的燃料中有液氢,氢气作燃料的优点是　   　　　　　　　 　　　　(写一点即可)。 6. 太阳是地球表层所需能量的主要来源。太阳能属于　　　　　　　(填“常规能源”或“新能源”)。  2H2O 2H2↑+O2↑ 氢气在空气或氧气中的燃烧产物是水, 不会污染环境(或完全燃烧放出热量多、资源不受限制) 新能源 7. 不少家庭使用了太阳能热水器,利用太阳能的优点是　   　　　　　　　　　　 　　　　　。  8. 第24届冬季奥运会的火炬“飞扬”以液氢为燃料,体现了绿色奥运的理念。目前,在生产和生活中大量使用氢能源还存在一定的困难,原因是　   　(写一点即可)。 安全清洁,不会给 环境带来污染(或节约常规能源等合理答案均可) 生产成 本大(或储存和运输不方便;或易燃易爆不安全等合理答案均可) 9. (2022·宜昌)“清洁能源之火,让奥运之光飞扬”,2022年北京冬奥会的传递火炬首次用氢气作燃料。为确保火炬在极寒和大风等恶劣条件下持续燃烧,设计火炬需重点考虑的因素是 (　　) A. 持续不断地释放氢气 B. 温度不低于氢气的着火点 C. 火炬外壳隔热性能好 D. 氢气与空气保持充分接触 B 10. (2023·广州改编)液氢、煤油(主要含C、H元素)、液氧可用作神舟飞船运载火箭的推进剂,下列说法不正确的是 (　　) A. 火箭发射时仅靠空气不足以使燃料充分燃烧 B. 液氢和煤油完全燃烧的反应都是化合反应 C. 煤油燃烧会产生污染大气的物质 D. 飞船进入轨道后主要利用太阳能维持工作 B 11. (2023·天津改编)下列叙述正确的是 (　　) A. 可以采用降低可燃物着火点的方法灭火 B. 做实验时若不慎碰倒酒精灯,导致酒精在桌面上燃烧起来,则可用水浇灭 C. 氢氧燃料电池可作为汽车的驱动电源以减少空气污染 D. 做饭时,若燃气灶火焰出现黄色,锅底出现黑色,则需调小灶具进风口 C 12. (2023·苏州改编)阅读下列短文,回答问题: 　　氢能是一种清洁能源,氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。 　　目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解 水制氢。由化石能源(煤、天然气)制得的H2中含 有CO,利用液氮的低温可将CO液化分离,从而获 得纯净的H2。电解水法制氢的能量转化如图甲所 示。氚可用于核能发电,氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子。 第12题甲 　　氢气的储存有物理储氢和化学储氢。物理储氢包括加压储氢和吸附储氢。用物理方法将石墨进行剥离,得到的石墨烯可用于常温吸附氢气。锂氮化合物LixN可用于化学储氢。 (1) 下列有关氢能的说法不正确的是　　　　(填字母)。  A. 氢能是一种清洁能源 B. 利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放 C. 现阶段氢能已经能完全替代化石能源 (2) 利用液氮的低温能将H2与CO分离,说明氢气的沸点比CO的沸点　　 。 C 低 (3) ① 氚属于　　　 　元素的一种原子。  ② 下列示意图(如图乙)中能表示氚原子的是　　　　(填字母)。  (4) ① 将氢气压缩进储氢瓶过程中,发生改变的是　　　　　　　　(从微观角度解释)。  ② 石墨烯是一种　　　　(填“单质”或“化合物”)。  ③ 化合物LixN中Li和N元素的质量比m(Li)∶m(N)=3∶2,则x=　　　　。  氢(或H) A 氢分子间的空隙 单质 3 13. 氢气的储存是科学研究热点之一。X是一种储存氢气的材料,取11.2gX在O2中完全燃烧后只生成8.0gCuO、8.0gMgO。 (1) 上述燃烧过程中,消耗O2的质量为　　　　g。  (2) X中Cu、Mg的原子个数比为　　　　。 4.8 1∶2 解析:(2) 根据质量守恒定律可知,反应前后元素的质量不变,故8.0gCuO中铜元素的质量为6.4g,8.0gMgO中镁元素的质量为4.8g,所以X中Cu、Mg的原子个数比为∶=1∶2。 $$