11.2化学与能源开发-2024-2025学年九年级化学 鲁教版下册

第十一单元 化学与社会发展 第二节 化学与能源开发 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 学习目标 清洁高效的氢能 01 02 应用广泛的化学电池 03 扩展提升 人类社会的发展离不开能源。目前人类利用最多的能源是煤、石油、天然气等化石燃料，而化石燃料正面临着日益枯竭的危机，且化石燃料的使用还会导致碳排放量的增加。开发利用清洁而又高效的新能源，是 21 世纪人类面临的重要课题。 随着科学技术的发展，新能源及相关技术的开发应用不断取得突破，太阳能、核能、风能、水能和潮汐能等新能源不断走进我们的生活。化学科学在新能源的开发利用中发挥了重要作用 一、清洁高效的氢能 认识氢气燃料 2022 年北京冬季奥运会的火炬“飞扬”是冬奥会重要的形象元素之一，其中一个 科技亮点是采用氢气作为燃料。根据你所知道的有关氢气的知识，就氢气用作燃料的 优点与同学进行讨论、交流： 1. 氢气燃烧产生的热量； 2. 氢气燃烧的产物； 3. 制取氢气的原料； 4. …… 氢气燃烧的热值比化石燃料高很多， 而且氢气可以由水制得， 燃烧后又生成水，不污染环境。因此，氢能是未来最理想的能源，具有广阔的开发前景 用电解水的方法制取氢气消耗电能太多，成本太高。化学家正在积极研究如何以低廉的成本 制取大量的氢气。其中，寻找合适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气，是最理想的制氢方法。 氢气的储存 由于氢气是一种易燃易爆的气体，难液化，储存和运输既不方便也不安全，如何 安全储存氢气是氢能开发研究的又一关键问题。目前，人们发现某些合金如 Ti-Fe、 Ti-Mn、La-Ni 等都具有吸收氢气的能力，其中 La-Ni 储氢合金在常温、0.152 MPa 下就可释放出氢，已用于氢能汽车和燃料电池中氢的储存。新型储氢合金材料的研制 和应用对氢能开发具有重要的意义。 二、应用广泛的化学电池 化学电池随处可见，如手机中的锂电池，遥控器中的锌锰干电池，电动汽车中的蓄电池等。电池经过了上百年的发展，以体积小、电容量大和移动方便等特点，成为我们日常生活和生产中应用极为广泛的化学能源。你知道电池里的电能是怎样产生 的吗？ 化学反应能否产生电能 1. 观察干电池的剖面图，查阅相关资料，了解这些物质分别有什么作用？ 2. 把一块锌片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 3. 用导线将上述实验中的锌片和碳棒连接起来，并在导线中间连接一个灵敏电流计，观察现象。与步骤 2 中的现象对比，有何异同？由此你能得出什么结论？ 上述实验表明，通过化学反应，不仅能实现物质转化，还能实现能量转化。而上述将化学能直接转化为电能的装置称为化学电池 自制果蔬电池 把一块锌片和一块铜片平行地插入一个成熟的西红柿（其汁液呈酸性）中，用导 线把锌片和铜片连接起来，并在导线中间接入音乐贺卡上的小喇叭，听一听是否会发出声音。 三、拓展提升 二 师生互动，共学新知 （一）常规能源——化石燃料 化石燃料：是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的。煤，石油，天然气称为当今世界上最重要的三大化石燃料。它们是不可再生能源 1、煤 煤：是古代植物遗体在地层下经过一系列复杂变化而形成的。煤是一种复杂的混合物。主要含有C元素，还含有H、S、O、N等元素 二 师生互动，共学新知 石油：是古代动植物遗体在地层下经过非常复杂变化而形成的一种粘稠液体。它是由多种物质组成的混合物。主要含有C、H元素，还含有S、O、N等元素。 2、石油 二 师生互动，共学新知 煤、石油的加工和综合利用 煤的蒸馏：煤的将煤隔绝空气加强热， 可分解得到许多有用的物质，如焦炭、 煤焦油、煤气等。这些物质都是重要 的工业原料和燃料。使煤得到了综合 利用。 二 师生互动，共学新知 石油分馏：根据石油中各种成分的沸点不同， 将它们分离 ，得到如：汽油、煤油、柴油等， 使石油得到综合利用。 二 师生互动，共学新知 3、天然气 在有石油存在的地方就有天然气，天然气的主要成分是甲烷（CH4） （1）甲烷的物理性质： 在通常情况下是无色，无味的气体，标况下，密度比空气小，难溶于水。 （2）甲烷的化学性质： 甲烷具有可燃性，点燃之前必须检验甲烷的纯度。 现象：产生淡蓝色火焰，放出大量的热，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，烧杯内壁有水珠产生，同时生成的另一种气体能使澄清的石灰水变浑浊。 二 师生互动，共学新知 化石燃料----天然气 原理： CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O 点燃 二 师生互动，共学新知 （3）甲烷的存在 ①甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气） ②甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸 二 师生互动，共学新知 ③生活垃圾、动植物残体、动物的排泄物等经过发酵也能产生甲烷 二 师生互动，共学新知 ④可燃冰 ----甲烷水合物 在大海深处，由于环境低温高压，可燃冰会与水结合在一起，形成外观像冰的 可以燃烧的可燃冰。 二 师生互动，共学新知 化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。 我国2009年我国化石能源基础储量和年产量 探明储量 年产量 石 油 28.33亿吨 1.89亿吨 天然气 32124亿立方米 851.7亿立方米 煤 3261亿吨 30.5亿吨 在不久的将来，我们将面临严重的能源危机！ 二 师生互动，共学新知 4、能源危机的应对方法 ①节约能源，提高燃料的利用率 燃料充分燃烧的条件： 一是燃烧时要有足够多的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面 ②开发新能源 随着科学技术的发展，新能源及相关技术的开发应用不断取得突破，太阳能、 核能、风能、地热能和潮汐能等逐步走进我们的生活，为人类社会对能源的 开发利用开辟了新的天地。 二 师生互动，共学新知 （二）清洁高效的氢能 活动天地6--1：自主阅读P133，讨论，交流 ①氢气用作燃料的优点和缺点？ ②为什么现在没有普遍推广使用氢能源？ 二 师生互动，共学新知 氢能 氢气热值高，燃烧产物是水不污染环境,而且制氢原料主要也是水，来源广泛,所以氢能是前景广阔的清洁燃料。但是，要大量使用氢能源还要解决的问题： 1、氢气的存储和运输问题 2、用水制备氢气的能耗问题 氢气的物理性质： 无色无味的气体,密度比空气小,难溶于水. 氢气的化学性质： 可燃性 2H2 + O2 2H2O 点燃 点燃氢气前，一定要检验纯度 二 师生互动，共学新知 （三）应用广泛的化学电池 二 师生互动，共学新知 你知道电池里的电能是怎样产生的吗? 实验探究6--1 化学反应能否产生电能? ①小心地剥开一节干电池,看看里面都有些什么? ②把一块锌片和一根碳棒平行 插入盛有稀硫酸的烧杯中。观 察发生的现象，并加以解释。 二 师生互动，共学新知 ③用导线将上面实验中的锌片和碳棒连接起来,并在导线中间连接一只灵敏电流计。 观察所发生的现象。并与步骤2中的现象对比有何异同？由此你能得出什么结论？ 二 师生互动，共学新知 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 化学能是怎样转化为电能的？ 三 课堂检测 1、下列能量转化是化学能转化成电能的是（ ） A.潮汐发电 B.电灯发光 C.用干电池做电源 D.用电动机带动水泵抽水 C 2、农作物收割后留下大量秸杆，下列有关秸杆的处理方法 错误的是（ ） A .做饲料    B.造纸     C.制沼气     D.就地焚烧 D 三 课堂检测 3、从人类生存的环境考虑，未来用于汽车的理想燃料是（ ） A.氢气        B.天然气       C.煤          D.石油 A 4、提供能量巨大、持续时间长、分布地域广阔、获取利用方便、使用安全 高效，且对环境不产生负面影响的新能源是（ ） A.核能     B.太阳能        C.氢能       D.地热能 B 5、要节约现有能源，还要研究开发新能源。新能源是指 （ ） ①氢能  ②太阳能  ③风能  ④水能  ⑤地热能  ⑥潮汐能  ⑦电能 A.①②④⑦                 B.①②③⑤               C.③④⑤⑥               D.①②③⑤⑥ D 三 课堂检测 6、下列叙述不正确的是（ ） A.煤和石油大量的直接燃烧会造成空气严重污染 B.化石燃料蕴藏量是有限的 C.我国的煤和石油资源很丰富，不需要大力开发新能源 D.我国的煤和石油资源有限，必须合理开发，综合利用 C 7、燃料电池是将化学能转化为电能的装置，下列燃料电池最清洁的是（ ） A.O2—CH4燃料电池 B.O2—C2H5OH燃料电池 C.O2—H2燃料电池 D.O2—CO燃料电池 C 四 课堂小结 一.常规能源 （1）煤、石油、天然气 （2）化石燃料的缺点 （3）解决能源危机的方法 二.清洁高效的氢能 （1）优点 （2）没有被广泛使用原因 （3）理想的氢能源循环体系 三.化学电池 总结 清洁高效的氢能 01 02 应用广泛的化学电池 03 扩展提升 第十一单元 化学与社会发展 第二节 化学与能源开发 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 $$