第二节 化学与能源开发（同步课件） 化学鲁教版五四学制2024九年级全一册

感受化学魅力 探寻化学之美 化学与社会发展 第六单元 第二节 化学与能源开发 目 录 CONTENTS 1 通过分析氢气用作燃料的优点，认识氢能是未来最理想的能源 2 明确化学反应产生的能量也可以转化为电能 心有质量思过往 行有方向期未来 感受化学魅力 探寻化学之美 重点:氢能源的优点、化学电池 难点:化学能与其他形式能的相互转化 3 增强能源意识，强化关心自然、关心社会的责任感 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。 课堂导入 解决能源问题的措施 1.能源效率提升: 改进工业、交通、建筑和家庭的能源使用方式，采用节能技术和设备，减少能源浪费； 2.发展可再生能源: 投资并推广太阳能、风能、水能和生物能源等，减少对化石燃料的依赖，政府可以提供激励措施。 新能源——太阳能 太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量，主要表现为常说的太阳光线。太阳能在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。其利用方式包括光热转换和光电转换，太阳能发电是一种可再生能源，具有可再生、能量大、普遍的特点。 新能源——核能 核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。核能发电时存在大量放射性物质，需要特殊的防护设施。核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。构成核能发电成本的因素很多，包括基建投资费用、安全防护费用、核燃料费用，以及核电站退役处理费用。 新能源——风能 风能空气流动所产生的动能，太阳能的一种转化形式。风是由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成的。一年中技术可开发的能量约5.3X10^13千瓦时，是可再生的清洁能源，储量大、分布广。 新能源——水能 水能是一种能源，是清洁能源，是绿色能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。水能是一种可再生能源，水能主要用于水力发电。水力发电将水的势能和动能转换成电能。以水力发电 的工厂称为水力发电厂，简称水电厂， 又称水电站。水力发电的优点是成本低、 可连续再生、无污染。缺点是分布受水 文、气候、地貌等自然条件的限制大。 容易被地形、气候等多方面的因素所影 响，国家还在研究如何更好的利用水能。 新能源——潮汐能 潮汐能海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能，这两种能量都 可以利用，是一种可再生能源。 因月球引力的变化引起潮汐现象， 潮汐导致海水平面周期性地升降， 这种能量是永恒的、无污染的能 量。 清洁高效的氢能 一、 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 探究新知 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： 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. …… 观察思考6-1 认识氢气燃料 优点: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 缺点:氢气的生产过程需要消耗大量的电能，生产成本高且储存和运输困难 理想的氢能源循环体系 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。 理想的氢能源循环体系的意义在于: （1）在光催化剂的作用下,通过水的分解实现由太阳能到化学能的转变; （2）通过燃料电池内的化学反应实现由化学能向电能的转变。 氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池。 该电池实际上是一个能量转换装置，具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。 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。 氢气的储存 储氢材料 储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。氢在通常条件下以气态形式存在, 且易燃、易爆、易扩散 ,使得人们在实际应用中要优先考虑氢储存和运输中的安全、高效和无泄漏损失,这就给储存和运输带来很大的困难 。 应用广泛 的化学电池 二、 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 探究新知 电池的分类及特点 1.按工作原理可将电池分为两类 ： （1）原电池:只能将化学能转化为电能，不能充电，如普通干电池、碱性电池等。 （2）蓄电池:能够将化学能转化为电能，也可以将电能转化为化学能储存起来，如铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等。 2.电池的特点： 电池以体积小、电容量大、移动方便等特点，在现代社会的生产和生活中得到广泛应用。 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。 活动探究6-1 化学反应能否产生电能 （1）碳棒正极:得电子，参与电化学反应 （2）锌皮负极:失电子，发生氧化反应，释放电子供给外电路 （3）二氧化锰:吸收正极产生的氢气，防止极化现象 （4）炭黑:是导电剂，提高电池的导电性能 （5）氯化铵:是电解质，有助于维持电池内部的电化学反应，确保电池能够正常释放电流 现象:锌片表面有气泡生成，碳棒无变化 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？ 实验现象 化学方程式 电流计偏转原因 能量转化的形式 使用化学电源的优点 电流计的指针发生偏转，锌片表面变色，碳棒表面有气泡产生 Zn + H2SO4 = H2↑+ ZnSO4 烧杯中发生了化学变化，在这种条件下化学变化可以产生电流，将化学能转化为电能 化学能直接转化为电能 提高能量的转化效率，减少大气污染 废旧电池对环境的影响 废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、镉。这些物质泄漏出来进入水或土壤，就会通过各种途径进入人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确使 用电池，并妥善回收。 课堂达标 1.一种利用太阳能分解水 的原理如图所示。下列 说法不正确的是（　　） A．反应Ⅰ的化学方程式：I2+SO2+2H2O═2HI+H2SO4 B．理论上每生成2g H2，同时生成32g O2 C．反应Ⅲ中生成SO2和 O2的分子个数比为2：1 D．反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ在反应前后均有元素化合价发生改变 B 课堂达标 2.开发和利用新能源是国家能源战略发展的方向。下列不属于新能源的是（ ） A．天然气 B．核能 C．太阳能 D．风能 A 3.国家发改委、国家能源局等联合印发了《“十四五”可再生能源发展规划下列属于可再生能源的是（ ） A．风能 B．煤 C．天然气 D．石油 A 课堂达标 课堂达标 4.下列关于能源的说法不正确的是（ ） A．氢气是21世纪的理想能源 B．科技发展可促进能源的开发利用 C．煤、石油和天然气都属于可再生能源 D．能源结构向多元、清洁和低碳方向转型 C 课堂达标 5.树立环保意识，践行环境友好生活方式。下列做法中，不利于环境保护的是（ ） A. 植树造林扩大绿化面积 B. 减少自驾燃油汽车出行 C. 开发利用氢能等新能源 D. 进一步扩大燃煤发电 D 课堂达标 6.能源是一个国家经济和民生的动力，也是持续发展不竭的源泉。在多样化的能源中，属于不可再生能源的是（ ） A．太阳能 B．风能 C．天然气 D．乙醇 C 课堂达标 7.目前，多数汽车使用的燃料主要是汽油，它是从化石燃料——_____中分离得到的产品。与其相比，氢燃料电池的使用具有下列优势_____（选填字母）。 A.氢气来源广泛，可由空气直接分离获得 B.氢气本身无毒，反应产物也不污染环境 石油 B 课堂达标 8.氢化钙（CaH2）固体是一种储氢材料。 氢化钙通常用氢气和钙加热制得，制备 氢化钙固体的实验装置如图 2 所示。 请阅读下列资料后回答问题： 资料：a、碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物； b、钙遇水立即发生剧烈反应生成氢氧化钙和氢气； c、氢化钙遇水反应生成氢氧化钙和氢气。 ①装置 A 中生成氢气的化学方程式为 。 ②装置 B 的作用是 。 ③装置 D 中导管E 的作用是 。 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 除去氢气中混有的水蒸气和HCl 平衡装置内外气压 知识总结 1.地热能、太阳能、风能、水能、核能、潮汐能、氢能是新型能源 4.氢能是未来最理想的能源——燃烧放热多、产物无污染、原料来源广 2.化学能通过化学反应可以转化为电能、光能、热能等 3.电池是一种将化学能转化成电能的装置 谢谢您的观看 THANKS 感受化学魅力 探寻化学之美 心有质量思过往 行有方向期未来 $