《11.2化学与可持续发展(第1课时）》-2024-2025学年九年级化学下 册人教版2024

人教版九年级化学下同步教学课件 第十一单元 化学与社会 第1课时 化学与能源利用 课题2 化学与可持续发展 学习目标： 2. 通过知识回顾及实验探究，明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能、热能，也可以转化为电能等多种形式的能量。 1.知道常见的传统能源 和新能源。 3.初步认识通过化学反应可以为人类提供能量，运用化学方法可以开发新能源。 我的动力来源是电能 我的动力来源是氢能 我的动力来源是汽油 新课引入 为了实现人类社会的可持续发展，我们需要在保持良好生态环境的前提下，合理地开发和利用自然资源。在这个过程中，化学能够发挥怎样的作用? 思考与讨论： 从物质的组成及转化视角，举例说明空气、水、化石燃料和金属矿物等自然资源的利用方式。想一想还有哪些自然资源通过化学方法得到了开发和利用，产生了哪些材料或能源。 1.空气液化分离:O2作助燃剂，CO2可制造尿素，稀有气体作电光源等 2.水:电解水制氢： 3.化石燃料 （1）.通过燃烧和化学转化提供能量，用于化工生产 （2）.综合利用-煤干馏、石油分馏... 4.金属矿物提取和冶炼纯金属等 煤 石油 天然气 目前，我们使用的主要能源——化石燃料 都是不可再生资源。 一. 能源的现状 5 化石燃料等不可再生能源日趋枯竭 据专家的预测，地球上蕴藏的煤炭资源将在今后200多年就能开采完毕，石油将在今后40多年开采完，天然气也只能再继续维持60多年左右。 地球上化石燃料可使用的年限 【思考】 我们怎样做才能解决能源危机的问题呢？ 针对现有能源 针对新能源开发 提高能源利用率 开发新能源 研制、使用节能产品 开发新能源 能源分类 定 义 实 例 一次能源 二次能源 可再生能源 不可再生能源 直接来自自然界而未经加工转化的能源 化石燃料、太阳能、核能、生物燃料、水能 由一次能源直接或间接转化而来的能源 电能、煤气、汽油、沼气、氢能等 不随本身的转化或被人利用而减少的能源 太阳能、生物能、水能、风能、地热能等 随本身的转化或利用而减少的能源 化石燃料、核燃料等 煤 如果把烟煤隔绝空气加强热煤可以分解成 焦碳 煤焦油 焦炉煤气 这种煤的处理方法称为煤的干馏或炼焦 这可是化学变化 是冶金工业的重要原料 是化工生产的重要原料 是重要的燃料 在特殊设备里，在高温下能生成煤气 煤气是一种经济方便、清洁卫生燃烧效率很高的燃料 1. 煤有实用价值的综合利用主要有煤的干馏、气化和液化(均为化学变化）。 二. 化石能源的综合利用 煤：工业的粮食 石油气 汽 油 煤 油 柴 油 润滑油 石 蜡 沥 青 石油分馏示意图 按沸点由低到高的顺序分离出来 2. 石油的综合利用 是物理变化 原油 石油经精加工能得到5000多种化工原料 石油是重要的化工原料 完全燃烧：CH₄+2O₂===CO₂+2H₂O（反应条件为点燃） 3.天然气：主要成份是（CH4）甲烷俗称沼气 天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。因此，不能把天然气当做新能源。 天然气储罐 海上天然气田 西气东输工程的管道施工现场 西气东输跨越黄河 西气东输工程输气运行全线贯通 燃烧化石燃料存在较多问题，如：浪费自然资源、产生大气污染、能量转化效率低等。 那么生活中有没有能量转化率较高的装置？ ——化学电池 是一种将化学能直接转化成电能的装置。 三、化学电池 干电池 蓄电池 1.探究实验： 化学反应能否产生电能？ （1）.小心地剥开一节1号干电池，看看里面都有什么物质？ （2）.把一块锌片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象。 现象： 锌片表面有气泡冒出，碳棒无变化。 仔细观察实验，完成表格。 烧杯中的现象 电流计现象 能量的转化方式 锌粉表面附一层红色物质 偏转 化学能转化为电能 化学电池就是将化学能直接转化为电能的装置。 2.化学电池：是一种将化学能直接转换为电能的装置。 （1）化学电池的特点：体积小、电容量大、移动方便等。 （2）化学电池的能量转化：化学能转化为电能。 注意：随意丢弃废旧电池会导致固体废弃物和重金属污染。 3.氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是一种将氢和氧的化学能转换成电能的装置。在这种电池中，氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。其中参与反应的化学物质——氢和氧，不是装在电池内部，而是分别由燃料电池外部的独立存储系统提供。因此，只要能保证氢、氧反应物的供给，燃料电池就可以持续不断地产生电能。氢氧燃料电池的最大特点是反应过程中不涉及燃烧，化学能转化为电能的转化率高，同时还具有排气干净、噪音低和对环境污染小等优点。 即时理解：物质的化学能通常可以转化为哪些形式的能量？试举例说明？ 答：物质的化学能通常可以转化为光能、热能，如镁条燃烧发出耀眼的白光、放出热量就是将化学能转化为光能和热能。物质的化学能还可以转化为电能，如电动车、摩托车、汽车的蓄电池工作原理就是将化学能转化为电能。 太阳能 氢能 生物能 地热能 潮汐能 可燃冰 核能 风能 四.开发新能源 点击图片介绍能源特点；点击氢能图片，进行新授课 “一、清洁高效的氢能”。 1、清洁高效的氢能 氢能是一种极其理想的能源，具有广阔的开发前景。 它有以下优点： （1）以水原料，原料来源广； 2H2O = 2H2↑ + O2↑ （2）热值高； （3）生成物是水，无污染。 2H2 + O2 = 2H2O (1).易燃、易爆， (2).储存和运输不安全不方便， (3).制备氢气消耗电能大，成本高。 氢 燃 料 汽 车 氢能源为什么没有被广泛使用？ 理想的氢能源循环体系 太阳能 光催化剂 燃料电池 能量 太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。 人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 2. 太阳能 清洁新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。 ①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。 ②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。 经典例题 例1.人类社会的发展离不开能源，下列能源属于可再生能源的是（  ）             A. 石油         B. 煤                C. 天然气             D. 乙醇 【解析】A、石油是古代海洋生物的遗体经若干年复杂的变化而形成的，属于不可再生能源，所以错误．B、煤是古代植物的遗体经若干年复杂的变化而形成的，属于不可再生能源，所以错误．C、天然气常与石油伴生，也是古代海洋生物的遗体经若干年复杂的变化而形成的，属于不可再生能源，所以错误．D、乙醇是用高粱、玉米等植物的种子经发酵和蒸馏后制得的，是可再生能源，所以正确．故选D． D 例2.可燃冰的化学式为CH4•nH2O．下列关于“可燃冰”的叙述中，错误的是（   ） A. “可燃冰”不是冰，是化合物  B. 因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰 C. “可燃冰”是混合物       D. “可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源                        【解析】A、可燃冰”不是冰，是化合物，冰是固态的水．故A叙述正确；  B、可燃冰因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰．故B叙述正确；C、可燃冰”是由不同种元素组成的纯净物，属于化合物．故C叙述不正确；D、“可燃冰”有可燃性，燃烧时能放出大量的热，有可能成为人类未来的重要能源．故D叙述正确．故选C． C 例3.以下说法错误的是( )                                                     A. 煤油燃烧产生火焰和黑烟，化学能转变成热能和光能      B. 干电池放电时化学能转变成电能 C. 绿色植物进行光合作用时释放能量 D. 化学变化常常伴随着能量变化         【解析】A.燃料燃烧放热发光，化学能变为热能和光能,正确； B. 干电池放电时化学能转变成电能，正确；C.绿色植物进行光合作用时储存能量，故错误；D. 化学变化常常伴随着能量变化，正确；故选C C 【解析】A、用流水漂洗衣物会污染水源．故A不适合；B、在实验中，按任意量取用药品，会造成浪费．故B不适合；C、随意丢弃废旧电池，会污染环境．故C不适合；D、提倡使用节能技术和节能用具符合节能环保的要求．故D适合．                                       例4.“……要注意开展节约资源和保护环境教育，不断增强全社会特别是青少年的节能环保意识……”。下列做法符合上述要求的是（       ）             A. 用流水漂洗衣物  B. 在实验中，按任意量取用药品 C. 随意丢弃废旧电池   D. 提倡使用节能技术和节能用 D 例5.人类生活需要能量。下列能量主要由化学变化产生的是( ) A．电水壶烧开水时需要的热量 B．水电站利用水力发出的电能 C．点燃的酒精灯放出的热能 D．风力发电站所利用的风能 【解析】A、电水壶烧水的过程中没有新物质生成，属于物理变化．故选项错误．B、水力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化．故选项错误；C、酒精燃烧能生成水和二氧化碳，属于化学变化．故选项正确；D、风力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化．故选项错误．故选C。 C 例6.随着经济的发展，能源与环境成为人们日益关注的问题。 （1）石油属于________（填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）天然气是一种燃烧放出热量大且产物污染小．写出天然气燃烧的化学方程式________； （3）美国墨西哥湾石油钻井平台爆炸，大量石油泄漏燃烧造成严重的污染，开发公司采用堵塞油管、喷水的方法灭火，其中喷水灭火的原理是________。 （4）“低碳经济”是以较少的温室气体排放，获得较大产出的新经济发展模式．下列做法符合“低碳经济”理念的是____（填序号）。 A. 大力发展火力电    B. 改造或淘汰高能耗、高污染产业 C. 通过提高电价，从而减少居民用电量   D. 优化建筑设计，增强室内自然采光，减少照明用电． 【答案】（1）不可再生 （2）CH4 + 2O2 2H2O + CO2（3）使温度降低到可燃物（或石油）的着火点以下（4）B,D   【解析】（1）石油属于不可再生能源；（2）CH4 + 2O2 2H2O + CO2；（3）采用堵塞油管、喷水的方法灭火，其中喷水灭火的原理是：使温度降低到可燃物（或石油）的着火点以下；（4）“低碳经济”理念尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。符合这一理念的是：BD。   2. 通过知识回顾及实验探究，明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能、热能，也可以转化为电能等多种形式的能量。 1.了解了常见的传统能源 和新能源。 3.初步认识通过化学反应可以为人类提供能量，运用化学方法可以开发新能源。 课堂小结 随堂练习 1．下列能源不应大力开发的是（ ） A. 太阳能     B. 风能发电       C. 水能发电       D. 火力发电 D 【解析】A、太阳能是清洁、无污染的新能源，应大力开发，故选项错误．B、风能发电是清洁、无污染的发电方式，应大力开发，故选项错误．C、水能发电是清洁、无污染的发电方式，应大力开发，故选项错误．D、火力发电时煤燃烧产生大量的二氧化碳、空气污染物，会造成温室效应、空气污染等，不应大力开发，故选项正确．故选：D． 2．下列关于能源说法中正确的是（　　） A. 煤、石油、太阳能都是不可再生能源 B. 风能、太阳能是绿色能源，应大力开发利用 C. 核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电 D. 火箭发射利用的燃料是液态氢，是因为它含有的热量多 【解析】A、煤、石油是不可再生能源，太阳能是可再生能源，故A错误；B、风能、太阳能是绿色能源，应大力开发利用，正确；C、核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电，所以C错误；D、火箭发射利用的燃料是液态氢，是因为它的热值高，所以D错误．故选B B　 3.“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求构成危害的发展”是科学发展观的重要内涵之一。下列叙述不符合科学发展观的是（ ） A. 废旧金属的回收利用，既可以节约金属资源，又可以减少对环境的污染 B. 开发太阳能、风能等新能源，既可以解决能源危机，又可以减少对环境的污染 C. 为了避免造成土壤污染，应将使用过的一次性塑料饭盒倒入江河湖泊 D. 用秸秆制沼气，既能避免焚烧秸秆产生的污染，又能解决生活用燃料问题 【解析】塑料不易降解，会形成白色污染，使用过的一次性塑料饭盒倒入江河湖泊还会造成水污染。答案   C C 36 4.随着经济的发展，能源与环境成为人们日益关注的问题．从发展的角度看，你认为下列燃料中最理想（  ） A. 氢气         B. 天然气          C. 石油             D. 煤 【解析】：A、氢气作为燃料有三大优点：①热值高，②可再生，③产物是无污染的水，所以正确．  B、天然气是古代的海洋生物经若干年复杂的变化形成的，不可再生，且燃烧可产生少量空气污染物，所以错误．C、石油是古代的海洋生物经若干年复杂的变化形成的，不可再生，且燃烧可产生大量空气污染物，所以错误．D、煤是古代植物经若干年复杂的变化形成的，不可再生，且燃烧可产生大量空气污染物，所以错误．故选A． A 37 5.下列关于资源和能源的叙述中错误的是（   ）             A. 空气中氧气的体积分数约为21%，炼钢、宇宙航行都要用到氧气 B. 地球上的淡水资源有限，目前海水淡化已经广泛使用 C. 废旧金属的回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染 D. 可燃冰主要含有甲烷水合物，我国已经在南海海域对可燃冰进行试验性开采 【解析】A、空气中氧气的体积分数约为21%，炼钢、宇宙航行都要用到氧气，故A正确；B、海水淡化技术和淡化工艺在目前由于条件的限制，还有进行大规模的使用，故B错误；C、废旧金属的回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，故C正确； D、可燃冰主要含有甲烷水合物，我国已经在南海海域对可燃冰进行试验性开采，故D正确．故选：B． B 38 6．普通干电池在生活中的用途很广，其构造示意图如 图．回答下列问题： （1）普通干电池胜任照明时化学能转化为____ ． （2）电池中石墨表现出优良的________性能； （3）石墨与金刚石物理性质明显差异的原因是____不同． 【答案】(1)电能；(2)导电；(3)碳原子的排列方式   【解析】（1）普通干电池照明时化学能转化为电能．（2）电池中石墨表现出优良的导电性能；（3）石墨与金刚石物理性质明显差异的原因是：碳原子的排列方式不同． 39 化学就象你头顶上的果实， 只要肯稍作努力，成功的 甜蜜就属于你！ 祝你成功！ See You 2H2O2H2↑ $$