第9章 第2节能源的综合利用-2024-2025学年九年级化学沪教版（2024）下册

第9章　化学与社会可持续发展 第2节　能源的综合利用 第一课时　化石燃料的合理使用 素养目标 1.知道化石燃料的组成和用途，了解化石燃料的不可再生性，着重介绍天然气的燃烧，认识化石能源是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用； 2.了解化石燃料燃烧对环境的影响，认识合理利用和开发新能源、节约使用化石燃料的重要性，树立环境保护意识； 3.树立辩证认识问题的意识，正面认识化学的作用。 评价任务 评价任务 1.完成学习任务一，评价目标1。 2.完成学习任务二，评价目标2、3 课前学习任务 阅读教材，完成下列问题 1．按能源可再生性分类 （1）可再生能源。在自然界中，有一些能源能够循环再生的，称之为_______，如，风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源； （2）不可再生能源。在自然界中，有些能源不能够循环再生的能源称之为_______ 能源。如，煤、石油和天然气等化石燃料。 2．化石燃料的合理使用 （1）煤、石油和______等化石燃料，是人类宝贵的自然资源，是 能源。煤是成分复杂的固态混合物，主要含 _______元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素。 （2）石油是成分复杂的液态 _______，主要含_______、氢元素，还含有氧、氮、硫等元素。 （3）天然气含有多种由 _______、氢元素组成的气态化合物，其中最主要的成分是_______。 （4）化石燃料既是重要的燃料，也是重要的_______原料，其储量有限，是不可再生资源，必须综合利用。 （5）化石燃料及其炼制得到的燃油，在燃烧释放大量热的同时，也产生大量 _______ 气体，加剧了温室 效应；煤直接燃烧时，还产生一些 _______、硫的氧化物和粉尘。 答案：1.(1) 可再生能源 (2) 不可再生 2.(1) 天然气 不可再生 碳 (2) 混合物 碳（3）碳 甲烷（4）化工（5）二氧化碳 氮 课堂学习任务 【学习任务一】化石燃料及其燃烧 阅读课本 内容，回答下列问题： 1.化石燃料指________、_______、________。化石燃料是________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 2.煤、石油和天然气的主要成分都含有________元素。这类物质在空气(氧气)中燃烧时，碳原子、氢原子分别与氧原子结合，转化为______和________，同时会以光和热的形式释放出能量，因而是很好的能源。 3.煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料中除了含有________元素外，还含有少量________等元素。 4.天然气的主要成分是______，是一种“清洁能源”，燃烧的化学方程式为________。 注：煤中含有硫、氮等元素，燃烧时会产生________和________等污染物，释放到大气中，造成环境污染。 【练习1】 1.下列关于化石燃料的说法正确的是（　　） A．化石燃料都属于可再生能源 B．煤完全燃烧时不会产生污染 C．石油中主要含有碳、氢元素 D．天然气主要成分为一氧化碳 2.燃烧是人类最早利用的化学反应之一。燃料和能源与生活息息相关。 （1）“西气东输”工程将我国西部的天然气通过管道输送到东部。原先使用煤气（主要成分为CO）的用户在改用天然气（主要成分为甲烷）时，需对燃气灶加以改造。 （提示：同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数。） ①甲烷充分燃烧的化学方程式为 ________________。 ②燃气灶是由灶体、进气管（进CO或者CH4）、进风管（进空气）、开关等部件组成。改造后进风管的直径应当比之前的 ________（填“大”或“小”）。 （2）用如图实验装置探究汽油的元素组成（夹持仪器已略去）。 ①实验中，要使汽油燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中，需要进行的操作是 ________________________________。 ②观察到漏斗内壁出现无色水滴，试管中澄清石灰水变浑浊，由此可推测汽油的元素组成： ________________。 ③试管中发生反应的化学方程式为________________________。 【学习任务二】 化石燃料的综合利用 ⑴ 煤的综合利用 ①煤的干馏或炼焦： 　　 注：煤的干馏过程属　 变化。 ⑵石油的综合利用： 　　 注：石油分馏属于　　　 　变化。 【总结】煤、石油和天然气等化石燃料在地球的蕴藏量有限。另外，煤、石油和天然气都是重要的化工原料，仅仅用作燃料，是对资源的一种浪费。因此，我们要提倡_________煤、石油和天然气等化石燃料，同时要加强___________________________。 【练习2】 人类社会的发展离不开能源的开发利用和转型升级。 （1）第一次能源转型开启了煤炭的使用，催生人类文明进入“蒸汽时代”。煤属于_____  （填“可再生”或“不可再生”）能源。研究人员通过“煤液化”技术，用煤炭和水制取甲醇（CH3OH），主要流程如图所示。 冷却器中发生的是 _____________________（填“物理变化”或“化学变化”）。汽化炉中发生反应的化学方程式为 _____________________。合成塔中发生的反应属于_____________________反应（填化学反应的基本类型）。 （2）第二次能源转型开启了石油和天然气的大规模利用，人类文明相继进入“电气和信息时代”。三峡水电站每年发电量相当于火电厂燃烧四千万吨标准煤，三峡水电站有助于减少_____________________（填字母）。 ①氮氧化物的排放 ②固体颗粒物的排放 ③温室效应 ④化石燃料的使用 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④ （3）第三次能源转型以新能源替代化石能源，推动人类文明“智能时代”的来临。硅是信息技术的关键材料，高温下氢气与四氯化硅（SiCl4）反应可制得高纯度硅，同时生成氯化氢，该反应的化学方程式为_____________________。 答案： 【学习任务一】 1. 煤 石油 天然气 不可再生 2. 碳、氢 水 二氧化碳 3. 碳、氢 氮、硫 4. 甲烷 氮、硫的氧化物 粉尘 【练习1】 1.C 2.(1)① CH4+2O2CO2+2H2O ②大 (2)①将注射器活塞向右拉动，使生成的气体从导管进入试管中 ②碳、氢元素  ③CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 【学习任务二】 ⑴ ①化学 （2）物理 【总结】节约使用 化石燃料的综合利用，积极研究开发新能源 【练习2】 （1）不可再生 物理变化 C+H2OCO+H2 化合 （2） D （3）2H2+SiCl4Si+4HCl 本课小结 课后任务 1．下列变化属于化学变化的是（　　） A．石油分离出汽油、煤油和柴油等 B．煤焦化产生焦炭、煤焦油、焦炉气等 C．工业上分离空气制取氧气、氮气 D．膜法和热法淡化海水 2．下列关于石油的叙述中不正确的是（　　） A．石油是一种化工产品 B．石油是一种混合物 C．可利用石油产品发电 D．将石油分馏可得到多种产品 3.燃料对人类社会非常重要，下列有关燃料、能源的说法正确的是( ) A．氢气将成为未来的新能源 B．生活中的能源都来自化学能源 C．煤、石油和太阳能都属于不可再生能源 D．温室效应就是含碳燃料燃烧造成的 4.下列有关资源、能源的说法错误的是（　　） A．我国金属资源储量丰富，可以任意开采 B．太阳能、风能、核能、氢能都属于新能源 C．空气是一种宝贵资源，其中含量最多的是N2 D．石油经加热炼制，可得到汽油、煤油、柴油等不同产品 5.现代社会对能量的需求量越来越大，下列不属于新能源的是（　　） A．核能 B．天然气 C．可燃冰 D．风能 6.2017年5月18日，中国首次可燃冰试采成功，这标志着我国可燃冰开采技术己居世界前列．可燃冰的化学式为CH4•8H2O，其外观像冰一样但遇火即可燃烧． （1）可燃冰属于　　（填“可”或“不可”）再生资源．为缓解能源危机，人们还必须积极开发利用新能源，请写出两种新能源　　； （2）可燃冰经过处理可得到CH4，点燃CH4之前应　　； （3）取一定质量的CH4和25.6gO2在密闭容器中点燃，恰好完全反应，生成agCO、bgCO2和18gH2O，则a+b=　　． 答案： 1.B 2.A 3.A 4.A 5.B 6.（1） 不可 太阳能、风能 （2）检验纯度 （3）15.6g 解析：（1）可燃冰属于不可再生资源；人类正在开发利用的新能源有太阳能、风能、核能、水能、地热能、潮汐能、氢能等． （2）由于CH4具有可燃性，点燃前一定要检验其纯度． （3）CH4燃烧生成水、一氧化碳、二氧化碳，因为参与反应的氧气质量为25.6g，生成水的质量为18g，则它们参与反应的分子个数比为：： =8：10，由此推断反应的化学方程式为：5CH4+8O2CO2+10H2O+4CO，设生成18g水需燃烧甲烷的质量为X，则： 5CH4+8O2CO2+10H2O+4CO 80 180 X 18g X=8g 根据质量守恒定律，生成二氧化碳和一氧化碳质量为：8g+25.6g﹣18g=15.6g； 答案：（1）不可 太阳能、风能 （2）检验纯度 （3）15.6g 第二课时　清洁能源的开发利用、化学电池 素养目标 1.了解更多的新能源，学会分析各种能源的优缺点。 2.知道氢能、生物质能、太阳能的优缺点及使用情况，培养学生合理利用新能源和节能的意识。 3.掌握化学电池中能量的变化及动手完成化学电池实验 4.以化学能源为载体，培养学生对社会的关注意识，对学生进行社会责任感和使命感的教育。 评价任务 1.完成学习任务一，评价目标1、2、4 2.完成学习任务二，评价目标3、4 课前学习任务 1．太阳能 （1）目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳，绿色植物通过____________吸收太阳能。化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收和利用的____________。 （2）利用太阳能可以加热物体，如用于太阳能热水器等。还可以把太阳能直接转换成____________ 能，如光伏发电。 2．生物质能 （1）生物质能是太阳能经过植物的光合作用以有机物质的形式固定下来的____________，这些有机物质通常称为____________。 （2）生物质能的应用有不同的形式，可以将生物质作为____________燃烧，也可以借助化学方法将____________转化为沼气、乙醇等，作为燃料使用。 （3）乙醇俗称____________，化学式为____________，是一种无色透明，具有特殊香味的液体。乙醇易挥发，能与水以____________互溶，是工业上重要的溶剂。 乙醇燃烧的化学方程式是： 3．氢能 氢气是一种____________气体，它在氧气中完全燃烧放出的热量多；水可以作为制取氢气的原料，资源不受限制；氢气的燃烧产物是___________，不会污染环境。 4、化学电池的应用 (1)人们在生产和日常生活中使用的电能，大多是依靠燃烧化石燃料，将化学能转化为____________、机械能，再转化成电能，转化的效率____________，还存在环境污染等问题。 (2)化学电池是一种能量转化与____________的装置，可以将化学能转化为电能，具有体积小，使用方便、能量转化效率____________等许多优点。 答案： 1．（1）光合作用 太阳能 （2）电 2．（1）能源 生物质 （2） 燃料 生物质 （3）酒精 C2H6O 任意比例 3． 可燃性 水 4.(1) 热能 低 (2) 储存 高 课堂学习任务 【学习任务一】 太阳能、生物质能与氢能 1.太阳能：直接利用太阳能，主要有以下两种方式：（1）光—热转换，其基本原理是 . （2） 光—热转换，即 。 2.生物质能 （1）生物质能是太阳能经过光合作用以有机物质的形式固定下来的能源，这些有机物质通常称为 。 （2）乙醇俗称酒精，化学式为 ，易挥发，能与水以任意比例互溶，其燃烧的化学方程式为 。 3.氢能 （1）氢能源的优点有 ，故称为“绿色能源”。 氢能源目前不能推广的原因是 　 。 （2）理想的氢能源循环体系” 【学习任务二】 化学电池 （1）化学电源：把　 　转化成　 　 　的一种装置。 （2）硫酸铜与锌： 。 现象： 。 （3）电池的优缺点：优点： ；缺点： 。 应该如何处理？　 。 答案： 【学习任务一】1.（1）利用太辐射能加热物体而获得热能 （2）光能转化为热能 2.（1）生物质（2）C2H6O 3.（1）来源广；　热值高；生成物不会污染环境 制备氢气的能耗问题（成本高）；氢气的储存和运输等问题（安全问题） 【学习任务二】 （1）化学能 电能 （2）CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu 锌溶解、有红色固体析出、反应放热、液体蓝色变浅(如果锌过量，会完全褪去) （3）减少大气污染、提高能量的转化效率 随意丢弃废旧电池会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染 ①定点回收、集中处理、变废为宝　②开发利用高效无污染的环保电池 本课小结 课后任务 1.化石能源是不可再生能源，为了节约能源，目前人类开发利用了许多新能源，下列属于新能源的是（ ） A．煤 B．太阳能 C．天然气 D．石油 2. 下图是实验室制氢气并验证水的组成的实验装置，下列说法正确的是（ ） A．装置①中的反应原理：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ B．装置②中可装入浓硫酸 C．该实验可验证水是由氢气和氧气组成的 D．若去掉装置②③，则无法验证水的组成 3. （2023•长沙）液氢已应用于航天等领域。目前在生活生产中大量使用氢能源还存在一定困难，原因是（　　） A．氢气本身无毒 B．氢气制取成本高和贮存困难 C．氢气燃烧放出的热量多 D．氢气燃烧产物不污染空气 4.下列关于电池的说法，错误的是（　　） A．太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置 B．干电池放电之后还能充电再次使用 C．化学电池用完后不能随意丢弃 D．氢氧燃料电池使用的能源是可再生能源 5.2022年国内氢燃料电池车累计销量3367辆，同比增长112.8%。2023年1月6日，国家能源局提出要推动新能源、氢燃料电池汽车全面替代传统能源汽车。下列说法不正确的是（ ） A．氢气是理想的清洁能源 B．氢能源没有大规模普及受成本影响 C．化学反应不能实现能量转换 D．使用新能源以解决化石燃料枯竭问题 6．（2024•宁夏）目前，我国在氢能领域已形成较完整的产业链，掌握了氢燃料电池及其关键零部件、动力系统、整车集成和氢能基础设施等核心技术。 （1）氢燃料电池中，氢气作为燃料，氢元素的化合价由0价变为_____价。 （2）氢燃料电池是一种直接将_____能转化为电能的装置。 （3）氢能在交通运输等领域的推广应用，可以有效减少 ____________________。 （4）目前人类开发和利用的新能源还有__________（填一种）。 7. 钛(Ti)被称为“航空金属”。由钛铁矿(主要成分是钛酸亚铁，化学式为FeTiO3)制备钛的一种流程如图所示： 请回答： (1)FeTiO3中钛元素的化合价为_______。 (2)钛厂在“氯化”过程中，利用了焦炭的_______性。 (3)由TiCl4制备Ti的化学方程式为____。该反应在氩气(Ar)氛围中进行的理由是_____。 (4)如该流程图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇(CH3OH)厂组成产业链的好处是_____(写一点)。 8.（2024•烟台）氢能具有广阔的发展前景，安全高效的制氢和储氢是氢能成为主要能源的关键。 （1）电解水制氢气可用铁作电极，是利用了铁的_____。氢气在与电源 负极相连的电极上产生。 （2）高压气态储氢是通过恒温高压将氢气储存在压力容器中，从微观角度解释此过程主要发生改变的是 _____。 （3）氢化物储氢是利用氢气与金属（如Al）反应生成金属氢化物（如AlH3），从而进行氢的储存，该过程属于 _____（填“物理变化”或“化学变化”）。 （4）活性炭具有很多的微孔结构，可用作储氢材料，这是利用活性炭的_____性。 （5）我国科学家实现了天然气（CH4）制氢的突破，在400℃条件下，将天然气与水蒸气直接转化为氢气与二氧化碳。请写出该反应的化学方程式____________________。 （6）氢气是理想的清洁能源，原因是_________________________。 参考答案 1. B 2.D 3.B 4.B 5.C 6.（1）+1 （2）化学 （3）化石燃料的消耗（或空气污染，或CO2气体的排放或温室效应等，合理即可） （4）太阳能（合理即可） 7. (1)+4价 (2)还原 (3) 防止高温下Mg、Ti跟空气中的O2、CO2等反应 (4)综合利用资源/减少了污染物的排放/节约成本等 8.（1）导电性 负 （2）分子之间的间隔 （3）化学变化 （4）吸附 （5）CH4+2H2OCO2+4H2 （6）产物无污染 学科网（北京）股份有限公司 $$