课题2化学与可持续发展（第1课时）-2024-2025学年九年级化学下册同步教学课件（人教版2024）

单 一 十 第 第一课时 化学与能源利用 课题2 化学与可持续发展 元 与 学 化 社 会 化 学 组 行业PPT模板http:///hangye/ 新课引入 煤炭 水 植物 石油 铁矿 土地 人类所拥有的自然资源: 18088200599 (1) - 行业PPT模板http:///hangye/ 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? 不同车型的动力来源： 汽油 电能 氢能 18088200599 (1) - 行业PPT模板http:///hangye/ 旧知回顾 1.三大化石燃料是指： 、 、 ，都是 (填“纯净物”或“混合物”)， （填“可再生”或“不可再生”）能源。 2.氢气被认为是最理想、最清洁的高能燃料，原因是 。 3.清洁能源或新能源是指： 。 4.导致酸雨的气体是 ，导致温室效应的主要气体是 。 煤 混合物 ①燃烧产物是水，无污染；②来源广；③产热高 石油 天然气 不可再生 太阳能、风能、地热能等 二氧化硫SO2、二氧化氮NO2 二氧化碳CO2 18088200599 (1) - 行业PPT模板http:///hangye/ 学习目标 1.知道常见的传统能源 和新能源，认识化学在解决与材料等相关问题中的作用; 2.结合实例，从物质及其变化的视角，认识材料的科学利用与新材料的研发，理解化学与生态环境保护的关系; 3.了解有机高分子材料等在社会生活中的应用; 4.知道使用材料对人和环境的影响，树立环保意识。 重点 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 复习回顾 化石燃料的利用 还有哪些自然资源通过化学方法得到了开发和利用呢？ 主要含C、 H，含有少量S、N、O等 石油 分馏 原理：根据石油中各成分的沸点不同 机动车燃料 照明 铺路、做油漆 物理变化 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 思考与讨论 请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。 自然资源 利用方式举例 物质组成和转化 空气 分离 氮气N2:合成氨气NH3等 氧气O2:医疗急救等 空气中含有大量氮气N2，通过化学反应，将氮气N2转化为含氮化合物（氮肥）。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 思考与讨论 自然资源 利用方式举例 物质组成和转化 水 （在一定条件下）生产氢气，获得氢能 水中含有氢元素，通过化学反应，将水转化为氢气H2。 煤 干馏 焦炭：冶炼金属 煤焦油：化工原料 一氧化碳CO、氢气H2等：气体燃料 煤中含有碳、氢、氧等元素，通过化学反应，将煤转化为小分子物质，提高煤综合利用的价值 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 思考与讨论 自然资源 利用方式举例 物质组成和转化 金属矿物 铁矿石：冶炼成铁 铁矿石中含有铁的化合物，如氧化铁Fe2O3等，通过化学反应将铁矿石中铁的化合物转化为铁单质。 高温 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 随着时代的发展，从自然资源中直接获取的天然物质在数量和性能上都难以满足社会的需要。 铁矿 煤炭 水 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 人们借助化学方法分析物质的组成，通过化学反应得到一系列新的材料和能源，为社会可持续发展提供了物质保障和前进动力。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 石油 目前，我们使用的主要能源——化石燃料 都是不可再生资源，混合物。 一、化学与能源利用 天然气 煤 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 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18.5多年开采完，天然气也只能再继续维持30.5多年左右。 地球上化石燃料可使用的年限 煤 石油 天然气 年 20 60 100 140 ≈30.5 ≈18.5 ≈50 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 化石燃料直接燃烧对环境的影响 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 思考与讨论 回顾第七单元学过的知识，讨论化石能源的利用方式，以及人们为降低化石能源利用对环境的影响而采取的措施。 化石能源（煤、石油、天然气）目前仍是人类所依赖的重要能源。 1.在使用化石能源时，通过提高燃料质量和改进技术将煤变为清洁、便利的二次能源。 2.开发和利用氢能、太阳能、风能等环境友好型新能源。 3.煤和石油作为燃料直接燃烧，不仅利用率低，还会造成环境污染。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 思考与讨论 回顾第七单元学过的知识，讨论化石能源的利用方式，以及人们为降低化石能源利用对环境的影响而采取的措施。 通过化学反应，将煤进行干馏、气化和液化；石油经催化裂化可获得小分子有机物，再通过化学方法将这些小分子有机物合成新的材料。这些化学技术的应用，大大提高了能源利用效率，减少了污染物的排放。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 解决能源危机的措施： ①提高能源利用率 ②研制、使用节能产品 ③开发新能源 【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 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 开发和利用其他能源 太阳能 风能 核能 地热能 水能 生物质能 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 有哪些方法可以改变传统能源的利用方式呢？ 煤制乙醇工厂 1.通过化学反应将化石能源转化为清洁、便利的二次能源，如乙醇、电能、石油制品等 石油制品 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 有哪些方法可以改变传统能源的利用方式呢？ 2.开发可再生和环境友好的新能源，如风能、太阳能、氢能、生物质能等。 我国炼厂首次生产出“五九”高纯氢气 石油炼化厂 生物质能 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 无论是将传统燃料转化，还是开发可再生和环境友好的新能源，都为能源的利用开辟了新的途径。 煤制乙醇工厂 电解水制氢 风力发电 光伏电池 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 煤的综合利用，可以通过将煤隔绝空气加强热分解或煤与其他物质反应来实现，由此得到许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。煤气是一氧化碳、氢气和甲烷组成的混合气体，可用于居民生活燃气和化工原料。 煤 干馏 化学变化 1.煤： “工业的粮食 ”、“黑色的金子” 化学变化 煤焦油、焦炭、煤气 炼焦炉出焦 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 煤的综合利用 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 原油 从地下开采出来的石油叫作原油，一般是粘稠的液体。石油主要含有碳和氢两种元素。将石油加热并使用催化剂炼制，再利用各成分的沸点不同进行分离，可得到多种燃料和化工原料，使石油得到综合利用。 不能被直接利用 被称为“工业的血液” C H 物理变化 石油 分馏 汽油、柴油、沥青…… 物理变化 石油 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 化石能源的综合利用: 甲烷CH4完全燃烧的方程式： 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。 CH4+2O2 CO2 + 2H2O 点燃 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 化石能源的综合利用: 3.天然气：主要成份是（CH4）甲烷俗称沼气 西气东输工程的管道施工现场 西气东输跨越黄河 海上天然气田 天然气储罐 西气东输工程输气运行全线贯通 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 ：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。 化学电池 干电池 蓄电池 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 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。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 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。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 针对练习 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。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 开发新能源——氢能源 氢能源汽车 氢燃料电池原理 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 2H2 + O2 === 2H2O 点燃 产物为H2O，无污染 燃烧热值高 2H2O === 2H2 ↑+ O2↑ 电解 原料来源广 最理想、最清洁的高能燃料 ①氢能源 氢气是最理想、最清洁的高能燃料，原因 ①原料来源广： 2H2O === 2H2 ↑+ O2↑ 电解 ②燃烧热值高 ③产物为H2O，无污染： 2H2 + O2 === 2H2O 点燃 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 现役推力最大的氢氧火箭发动机 我国首列氢能源市域列车试跑成功 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 氢能源未被广泛使用的原因： 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 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 :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。 太阳能 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 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。 行业PPT模板http:///hangye/ 新知学习 一、化学与能源利用 方法导引 解决与化学有关的实际问题的思路 在解决与化学有关的实际问题时： 应用化学知识和观念 从物质的结构与组成、变化与转化、性质与应用等视角 分析影响，提出解决方案；结合物质的获取途径和相关变化的实现方法，分析其对社会、环境等因素的影响，提出解决方案 分析问题涉及的内容 涉及的哪些化学性质，发生了哪些变化，变化的条件，存在哪些定量关系等等 行业PPT模板http:///hangye/ 方法导引 跨学科融合解决实际问题的思路 在生产和生活中，我们遇到的实际问题大多比较复杂，涉及不同的领域，需要我们用跨学科融合的思路来解决，如风能的有效利用。 风电制氢 风能是一种绿色清洁能源，但受天气状况影响较大，风力发电输出不均衡，风电输送和消纳存在一定困难。风电制氢可以解决目前存在的问题。 怎样促进风能的有效利用呢？ 新知学习 一、化学与能源利用 行业PPT模板http:///hangye/ 一、化学与能源利用 风能和电能的联合开发，带动了上下游产业链的发展。多学科融合协作和科技创新，资源、技术与产业密切配合，实现自然资源利用、生态环境保护与经济社会高质量发展的有机统一。 风能的有效利用 地理 学科 01 物理 学科 02 化学 学科 03 材料 04 机械 05 电力 06 基础学科 技术领域 行业PPT模板http:///hangye/ 练习与运用 1.下列关于煤的说法不正确的是（ ） A.煤是一种化石燃料，最终将被耗尽 B.将煤隔绝空气加热，可以得到焦炭、煤焦油、煤气等物质 C.煤只含有碳、氢两种元素 D.煤是一种复杂的混合物 C 2.下列措施：①改进发动机的燃烧方式，使汽油充分燃烧；②使用催化净化装置使有害气体转化为无害物质；③使用无铅汽油；④改用压缩天然气。 其中能够减少汽车尾气对空气污染的是（ ） A.①② B.②③ C.①②③④ D.①②③ C 行业PPT模板http:///hangye/ 练习与运用 3.人类目前消耗的能源主要来自化石燃料。 (1)石油是化石燃料之一，它属于________(填“纯净物” 或“混合物”)。 (2)煤块经粉碎处理后，在空气中燃烧得更快、更充分，这是因为_________________________________。 (3)农村居民用上了天然气。天然气燃烧的化学方程式为_________________________________。 混合物 增大了煤与空气的接触面积 CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O 点燃 行业PPT模板http:///hangye/ 练习与运用 4.开发和利用新能源是解决能源和环境问题的重要途径。下列属于新能源的是( ) A. 石油 B. 氢能 C. 煤 D. 天然气 B A.石油是一种混合物 B.可燃冰是可再生能源 C.煤燃烧时只生成二氧化碳 D.“西气东输”的“气”是指氢气 5.下列说法正确的是(　　) A 行业PPT模板http:///hangye/ 练习与运用 6.全面推进美丽中国建设,加快推进人与自然和谐共生，逐步实现碳达峰、碳中和，下列做法符合这一主题的是（ ） A.节假日大量燃放烟花爆竹增加节日气氛 B.防治雾霾，禁止使用化石燃料 C.大力开发和利用太阳能、风能等新能源 D.为满足社会用电需求，更多地进行火力发电 C 7.下列鉴别氢气和甲烷的方法正确的是（ ） A.点燃，观察火焰颜色 B.点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯 C.将燃着的木条放在盛有氢气和甲烷的集气瓶口 D.点燃，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯 D 行业PPT模板http:///hangye/ 课堂小结 1.化学与可持续发展 资源 转化 能源 传统能源：化石燃料 新能源：风能、太阳能、氢能、生物质能 2.三大化石能源：煤、石油、天然气 3.解决能源危机的措施：①提高能源利用率；②研制、使用节能产品；③开发新能源 4.氢能的优点：①以水为原料，原料来源广；②热值高；③生成物是水，无污染。 再 见! See You 2H2O2H2↑+O2↑ $$