6.1化学与能源开发---2024--2025学年九年级化学鲁教版（五四学制）全一册

当我们用导线连接铜板和锌板并闭合开关后，可以观察到电流表指针发生偏转。铜表面有大量气泡产生，这是为什么呢？经过大量的研究发现，新板上锌原子失掉的部分电子经导线流向铜板。氢离子在铜板表面得到该部分电子被还原生成氢气分子，故而在铜板上产生气泡。像这样，电子由芯板经导线流向铜板，电子在导线中做定向移动，就形成了电流。 化学与能源开发 鲁教版九年级化学（全一册）第六单元 化学与社会发展 巴黎奥运会中的化学——能源篇 1 奥运火炬燃料的变迁史 1.早期天然燃料阶段 油脂、天然松香、橄榄油 2.金属及金属化合物燃料阶段 复合镁粉、镁磷混合物 3.化石燃料阶段 液化气、丙烷和丁烷的混合物 4.低碳燃料阶段 天然气、氢气：20年东京和22年北京冬奥会 5.绿色合成燃料阶段 生物丙烷（24年巴黎奥运会） 甲醇（23年杭州亚运会） 一部奥运会的发展史其实也是人类能源的探索史。 2 多角度看能源变迁 传统能源 从多角度谈一谈传统能源在使用过程中有哪些弊端？（提示：从是否可再生、对环境的影响……） 【小组交流】 节约能源 开发新能源 面对这些问题，我们可以采取的应对策略有哪些？ 新能源 太阳能 风能 水能 生物质能 潮汐能 地热能 氢能 你所了解的新能源有哪些？ 4 奥运会中的新能源 新能源 奥运会中的 奥运村屋顶的光伏板 水上运动中心 奥运村的地温冷却系统 官方用车——氢燃料电池车 法兰西体育场照明设备 氢能的优点有哪些？ 2H2O + 通电 2H2 O2 制取： 放热： 燃烧： 2H2O + 点燃 2H2 O2 清洁高效的氢能 热值高 来源广 无污染 奥运会能源第一站 如果你是Mirai的设计者，结合氢气的制取和性质，说一说在制造、运输和使用氢气方面，需要解决哪些问题？ 【小组交流】 1. 如何廉价的制取氢气？ 2. 怎样高效的储存氢气？ 3. 怎样安全的使用氢气？ 学生活动一：我是Mirai设计者 巴黎奥运会官方用车Mirai H2O + H2 O2 太阳光 光催化剂 2H2O + 太阳光 2H2 O2 催化剂 太阳能 化学能 反应的化学方程式： 反应中的能量转化： 1. 怎样廉价的制取氢气？ 2H2O + 通电 2H2 O2 制取成本高 清洁高效的氢能 奥运会能源第一站 8 2. 怎样高效存储氢气？ 氢气是在常温下，是一种易燃易爆的气体，难液化，贮存、运输既不方便也不安全！科学家们如何攻克这一技术难题的呢？ 清洁高效的氢能 奥运会能源第一站 3. 怎样安全使用氢气？ 能量 燃料电池 H2O + H2 O2 太阳光 光催化剂 理想的氢能源循环体系 清洁高效的氢能 奥运会能源第一站 10 评价维度 评价标准 评分标准 个人自评 知识理解与应用 熟练：熟知化学能源的种类，准确阐述氢能的特点及开发利用面临的问题 A 知道：基本能说出能源的种类，知道氢能的特点。 B 一般：只能说出几种简单能源，认识模糊 C 创新思维 与问题解决 熟练：能迅速分析问题本质，提出有效的创新性解决方案 A  知道：能分析问题并提出一些解决方案 B  一般：想法较为常规，只能提出简单的方法 C 获取有效信息能力 熟练：能从视频或材料中提取有用的信息，并有效加工处理 A 知道：能提取部分信息，但表述时缺乏条理性 B 一般：很难从提供的资料中提取出有效信息，或获取信息较少 C 交流讨论 积极：积极参与小组讨论，能提出有建设性的观点和问题，带动小组氛围 A 参与：参与讨论，但观点较少或缺乏主动性 B 被动：较少参与小组讨论 C 课堂评价量表一 氢氧燃料电池 太阳能电池 巴黎奥运会官方用车 北京冬奥会大巴车 塞纳河上浮动的的太阳能发电站 覆盖5000平米光伏板的水上运动中心 化学电池 奥运会能源第二站 体积小 电容量大 移动方便 干电池 锂离子电池 纽扣电池 铅蓄电池 常见家用电池 化学电池 奥运会能源第二站 实验步骤： 1.把锌片和铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象并做解释。 2.将锌片和铜片用导线连接起来，并在导线中间连接一只灵敏电流计，观察现象。 演示实验：探究电能是如何产生的 Cu Zn 稀硫酸 A 化学电池 奥运会能源第二站 实验项目 实验现象 原因解释 锌片上有气泡冒出，铜片上无现象 电流计指针偏转，铜片上也有气泡冒出 演示实验：请同学们对比观察：连接电流表前后，Cu-Zn电极上，以及电流表上各有什么现象发生？ Zn + H2SO4= ZnSO4 + H2↑，铜与稀硫酸不反应 化学电池 奥运会能源第二站 请同学们结合反应的微观过程，分析解释铜与稀硫酸不反应，但是铜片为什么上也会产生气泡？电流又是怎样产生的？ 【小组交流】 电流的产生：锌原子通过导线把电子转移给氢离子，氢离子在铜片上得到电子，产生氢气。电子的定向移动就形成电流。 化学电池 奥运会能源第二站 进一步思考： 1.化学反应前后能量守恒，是什么能量转化为电能了？ 2.你能从能量转化的角度给电池下个定义吗？ 化学能→电能 化学电池：将化学能转化为电能的装置。 认识电池结构 化学电池 奥运会能源第二站 学生活动二：自制电池 自制“水果电池” 【学生实验】 知识链接：生活中，我们吃的一些水果，像西红柿，苹果中，柠檬等水果中常带有酸味，研究发现这些食物中常常含有酸性物质，能解离出氢离子（H+）。 实验器材：水果，导线，灵敏电流计，铜片，锌片 评价维度 评价标准 评分标准 个人自评 知识掌握 熟练：详细解释化学电池的转化过程，原理清晰准确 A 知道：能解释能量转化过程，对原理有一定了解 B 一般：仅知道一些名称，不了解原理 C 实验操作 熟练：能正确设计实验方案，小组分工明确，能观察和记录实验现象 A  知道：实验设计基本可行，操作基本正确。 B  一般：没有实验设计能力，操作不够熟练。 C 课堂互动 积极：主动回答问题，与教师和同学互动良好，思维活跃 A 参与： 能回答问题，但主动性不够，互动较少 B 被动：很少互动，回答问题不积极 C 团队合作 积极：积极参与团队合作，分工明确，与团队成员沟通良好，共同完成任务 A 参与：能参与团队合作，但分工不够明确或沟通不畅，能基本表达自己的想法 B 被动：团队协作能力较差，参与度低，表达能力较弱，难以与他人沟通 C 课堂评价量表二 长时间不用，应该将电池取出 节约电池小妙招 废旧电池的危害 废弃电池中的汞、锰、镉、铅等重金属慢慢从电池中溢出来，进入土壤或水源，再通过食物链进入人体，损害身体健康。 一节纽扣电池释放的物质可以污染60万升水，相当于一个人一生的用水量。 化学电池 奥运会能源第二站 放错位置的资源 化学电池 奥运会能源第二站 交流与思考：电池中的电极材料锌，碳棒以及氯化铵，二氧化锰有很重要的回收价值。你将采取哪些方法从电池中获取这些物质，使废旧电池变废为宝呢？ 碳棒 氯化铵（NH4Cl） 二氧化锰、碳粉 锌筒 化学电池（变废为宝） 奥运会能源第二站 废 旧 电 池 CO2 MnO2 锌皮 碳棒 氯化铵 碳粉 二氧化锰 氯化铵溶液 碳粉 二氧化锰 NH4Cl固体 溶解 （ ） （ ） （ ） 【小组合作】请选择合适的物理或者化学方法，补充完整下列工艺流程。 过滤 降温结晶 灼烧 化学电池（变废为宝） 奥运会能源第二站 温馨提示：氯化铵是一种易溶于水的物质，溶解度随温度升高而增大，其晶体受热易分解。 （ ） 机械剥离 提取有用的物质 转化有害的物质 治理思路 节约资源 保护环境 碳棒 氯化铵（NH4Cl） 二氧化锰、碳粉 锌筒 方法提升 （分离混合物） 化学方法：灼烧…… 物理方法：过滤，蒸发结晶，降温结晶…… 化学电池（变废为宝） 奥运会能源第二站 依据：物质性质不同 总结与提升 能量转化 物质转化 化学变化 新能源开发的依据 获取有用，转化有害 研究物质及其化学变化的意义和价值 我国第一辆“氢能源列车”试运行 小资料：2024 年3月21日上午，由中车长客股份公司自主研制的我国首列氢能源市域列车在位于长春的中车长客试验线进行了运行试验。列车成功以时速160公里满载运行，实现全系统、全场景、多层级性能验证。这次试验是我国轨道交通行业在氢能源技术研发应用中的重要里程碑，为我国交通载运装备加快形成新质生产力提供科技支撑。 同学们，你们是新时代的希望，肩负着中华民族伟大复兴的责任与使命，希望你们用知识武装自己的头脑，用智慧和科技创造璀璨的未来。 研究性学习 通过调查、查阅资料，完成下面问题。（两个题目任选一个） 1.利用网络资源，了解一种新能源的开发与使用情况，并制作一份手抄报，向同学们介绍这种新能源技术。 2.分析一个实际的能源利用案例，如电动汽车的电池技术，太阳能热水器的工作原理等。 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$今天上午，由中车长客自主研制的我国首列氢能源市域列车在吉林长春进行了时速160公里满载运行试验，标志着氢能在我国轨道交通领域的应用取得新突破。在当天的试验过程中，列车以每小时160公里的速度运行，每公里平均能耗仅为5000瓦时，最高续航里程可达1000公里以上。列车各系统数据稳定，满足车辆设计的各项指标要求。通过这次的话，我们也是对车辆的它的最高速度等级的一个运行性能进行了一个全面的一个验证。也对我们之前完成的这种多场景、全系统、多层次的这样的一个全面的一个验证体系进行了一个关闭。最终验证了我们车辆在多种环境下都能满足最终的运行要求，也是达到了世界领先水平。首列氢能源市域列车以氢能加储能关键核心技术，内置氢能动力系统，可实现超长续航，列车能源供应方式不同于接触网供电方案，具有噪音小、伶碳环保的特征。氢能源市域列车的成功研制，将引领市域交通绿色低碳发展新方向，带动新能源相关产业链的良性循环和创新发展。 随着科技水平的发展和对环保的重视程度不断提高，奥运火炬的燃料也在不断变化。本期视频想和大家一起了解一下奥运火炬气体燃料的变迁。液化石油气是较早作为火炬燃料使用的气体，但因其危险性较高，且具有一定的危害性，历届奥运会使用次数非常少。丙烷是近年来较为常用的气体燃料，温度范围比较宽，燃烧后会生成水蒸气和二氧化碳，没有其他物质，不会对环境造成污染。而且丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色，火焰比较耀眼，便于识别本次巴黎奥运会选用的燃料就是可再生丙烷。氢气是一种清洁环保的气体，燃烧后只产生水，对环境不会造成污染，符合近年来绿色奥运的主题。2020年东京奥运会和2022年北京冬奥会都采用了氢气作为奥运火炬的燃料。尤其在2022北京冬奥会上，中国克服众多技术难关，创新采用氯氢作为燃料，在张家口赛区点燃了冬奥史上首支氯氢火炬。从最初的液化石油气燃料，再到无污染、无碳排放的氢气燃料，奥运火炬气体燃料的选择和使用克服了许多技术难题，逐渐向着安全零排放方向发展。由此可见，奥运火炬燃料的变迁也是一场技术和环保的变革。 由于氢气通常以气态形式存在，且易燃易爆、易扩散，导致常温常压下氢气的储存和运输存在很多现实难题。目前市场上常用的高压气态储氢和低温液态储氢成本高能耗大，大规模应用存在很多障碍。能否另辟蹊径，找到一种新办法，让氢储运成本更低、安全性更好，更适合规模化应用需求？我国科研人员经过长期攻关，找到了一个新方向，用固体形式来存储氢气。他们从每材料中发现了机会，制备出了一种神奇的合金材料。这种材料不仅让清进出自由，还能对清进行净化，让清以固体形式在了美姬材料中，从而使得存储和运输的量更大、成本更低、安全性更高。目前，这项固态储氢技术在交通、风电、冶金等领域已开始逐步探索应用。