内容正文:
第九章 现代生活与化学
9.3 化学能的利用
内容要求
结合实例,从物质及其变化的视角,认识资源的综合利用与新能源的开发;知道资源开发、能源利用可能会对环境产生影响,树立环保意识。
学业要求
1.能列举生活中常见的能源;
2.能从物质的组成及变化视角,分析和讨论资源的综合利用。
新知导入
想一想,火箭升空时,需要什么来提供动力?能量转化的方式是什么?
火箭升空时,需要燃料来提供动力,是将化学能转化为动能。
除了燃料之外,我们现在用的比较多的能源还有哪些呢?
神舟12号飞船的主要任务就是之一就是展核心舱组合体的日常管理。包括天和核心舱在轨测试、再生生保系统验证、机械臂测试与操作训练,以及物资与废弃物管理等。这些将对后面来到天宫空间站的航天员们的长期生活以及工作提供很宝贵的经验。并且神舟12号飞船成功返回,标志着中国的天宫空间站正式进入正常的工作,即空间站的常态化运营阶段。所以马上发射神舟13号飞船是为了不让已经建成的天宫空间站进行一个空转的状态。通俗来说就是既然我们中国在外太空有个工作室,就不能说让它空着是吧,我们要拿它来进行很多的科学实验,毕竟可以借助外太空的环境上可以进行很多地面不能进行的科学实验,为我国的科研的进一步发展提供帮助。并且现在神舟14号飞船也已经准备就绪。按照计划神舟14号、神舟15号飞船都是要与天宫空间站对接的,所以前一批航天员下来,后面一批航天员要赶紧上去,确保中国的天宫空间站的价值得到最充分的利用。
新知探究
煤
石油
天然气
由于化石燃料正面临着日益枯竭的危机,而且还会对自然环境造成污染,世界各国正在开发清洁高效的新能源。
目前,人类利用最多的就是煤、石油、天然气等化石燃料。
新知探究
太阳能 水能 风能 氢能
新能源
新知探究
核能 潮汐能 地热能 生物质能
新能源
新知探究
物质发生化学变化时,常常伴随有能量的变化,这就是化学能
通过化学反应,化学能可以转化为哪些形式的能量呢?
化学能转化为电能
化学能转化为热能
新知探究
化学能转化成热能
天然气燃烧放热
木柴燃烧放热
你能举出几个生活中将化学能转化为热能的事例吗?
新知探究
化学能转化成热能的其它实例:
①生石灰和水反应放热:
②缓慢氧化
③中和反应放热;
⑤金属与酸反应放热
④呼吸作用;
新知探究
化石燃料的缺点:
(1)不可再生;
(2)能源转化率低;
(3)产生CO2、SO2、NOx等物质,引起环境问题。
为什么?
以火力发电厂发电为例:
化石燃料
的化学能
热能
机械能
电能
由于转化方式复杂、步骤繁多,造成能量有很大的损失。那么生活中有没有能量转化率较高的装置?
新知探究
化学能转化成电能
电池是一种能将化学能直接转化为电能的装置。想一想,我们在生活中见到过哪些不同的电池?
干电池
手机电池
蓄电池
新知探究
一次性电池
干电池的构造
不能充电再次使用,如干电池,用在手电筒、时钟等方面。
不同型号的干电池
新知探究
二次电池:
可再充电循环使用,如汽车用的蓄电池,手机、电脑用的锂电池。
锂电池
新知探究
燃料电池:
如氢氧燃料电池,它把氢气与氧气反应的化学能直接转化为电能,供人们使用。
氢氧燃料电池的工作原理:(1)组成:多孔金属、正、负电极和导电液。
(2)工作过程:工作时,把氢气通进负极室,而正极室则通入氧气,氢气和氧气通过电化学反应生成水,并释放电能。3)应用:宇宙飞船、太空站等航天器上使用。
(4)优点:不仅提供电能,发电后的产物水还为宇航员提供饮用水。
新知探究
与化学能转化为热能想比,电池有什么优点呢?
与化学能转化为热能想比,电池体积小、电容量大和移动方便,更加高效和清洁,对环境影响较小,在现代社会的生产和生活中得到广泛应用。
新知探究
废旧电池能否随手丢弃?
电池中含汞、锰、镉、铅、锌等重金属物质。废电池被弃后,外壳会慢慢地腐蚀,其中的重金属物质会逐渐渗入水体和土壤,造成污染。
一粒钮扣电池可污染600立方米水,相当于一个中型游泳池。一节干电池就可以使一个原本清澈见底的小池塘受到难以恢复的污染,所以废旧电池不能随意丢弃。
课堂小结
能源
化学能的利用
化学能转化为热能:燃料燃烧
化学能转化为电能:化学电池
化石燃料
新能源
化学能的利用
课堂达标
1.下列属于新能源的是( )
A.煤 B.氢能 C.石油 D.天然气
B
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
课堂达标
2.下列①潮汐能、②太阳能、③风能、④氢能中,属于新能源的是( )
A.①②③④ B.①②③
C.②③④ D.④
A
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
课堂达标
3.2019年诺贝尔化学奖授予了锂电池的相关研究者。下列关于电池的说法正确的是( )
A.电池可以随便丢弃 B.锂属于非金属元素
C.电池不充电可放电 D.电池一定有锂元素
C
电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
课堂达标
4.下列能量的转化过程中,由化学能转化为电能的是( )
A:蓄电池放电
B:风力发电
C:水力发电
D:太阳能发电
A
谢 谢 观 看
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