高中化學(xué)蘇教版必修二《2.4太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用》課件

1、第四單元 太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用課前自主學(xué)案自主學(xué)習(xí)一、人類目前使用的能源1主要能源有：_、_、_。2化石燃料面臨的問(wèn)題(1)形成時(shí)間長(zhǎng)，儲(chǔ)量有限。(2)引起的環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重。二、太陽(yáng)能的利用煤石油天然氣實(shí)例能量轉(zhuǎn)化方式直接利用光合作用_轉(zhuǎn)化為_(kāi)太陽(yáng)能熱水器光能轉(zhuǎn)化為熱能太陽(yáng)能電池_轉(zhuǎn)化為_(kāi)光解水制氫氣_轉(zhuǎn)化為_(kāi)間接利用水力發(fā)電太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和_化石燃料太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能光能化學(xué)能光能電能光能化學(xué)能電能思考感悟太陽(yáng)能利用過(guò)程中存在哪些問(wèn)題？【提示】(1)太陽(yáng)能吸熱板費(fèi)用昂貴； (2)太陽(yáng)能的利用受季節(jié)和天氣的影響； (3)大部分太陽(yáng)能都是夏季期間收集，如何把這部分能量?jī)?chǔ)

2、存起來(lái)，留待冬季使用，仍然是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。三、生物質(zhì)能的利用1來(lái)源：_及其加工產(chǎn)品所貯存的能量。2利用方式(1)直接燃燒若用纖維素代表植物枝葉的主要成分，則其燃燒的化學(xué)方程式為：_。(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換制沼氣a沼氣的成分：主要是_，還含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。b應(yīng)用：制氣體燃料和優(yōu)質(zhì)肥料。植物CH4制乙醇含糖類、淀粉較多的農(nóng)作物，在催化劑作用下，經(jīng)水解和細(xì)菌發(fā)酵，可以制得乙醇，化學(xué)反應(yīng)方程式為： _， _。(3)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換使生物質(zhì)在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃?xì)怏w。四、氫能的開(kāi)發(fā)與利用1氫能的優(yōu)點(diǎn)(1)完全燃燒放出的熱量_。(2)原料是水，來(lái)源廣。(3)燃燒產(chǎn)

3、物是水，無(wú)_。2氫能的開(kāi)發(fā)(1)困難：_高、貯存和運(yùn)輸困難等。(2)方法：在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用_分解水制氫氣。利用藍(lán)綠藻等低等植物和微生物在陽(yáng)光作用下分解水釋放出氫氣。發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用_材料。多污染能耗太陽(yáng)能貯氫自主體驗(yàn)答案：C答案：A答案：D課堂互動(dòng)講練要點(diǎn)一太陽(yáng)能的利用方式太陽(yáng)能利用的實(shí)例能量轉(zhuǎn)化方式太陽(yáng)輻射能直接利用地球上眾多植物的光合作用：6CO26H2O光照葉綠素C6H12O66O2光能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，其本質(zhì)是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能地膜、大棚、溫室、太陽(yáng)能熱水器、反射式太陽(yáng)灶、高溫太陽(yáng)爐等光能轉(zhuǎn)化為熱能，基本原理是將太陽(yáng)輻射能加熱物體而獲得熱能太陽(yáng)能電池光能轉(zhuǎn)化為電能，基本

4、原理是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能光解水制得氫氣(利用太陽(yáng)輻射能和催化劑使水分解)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，這是一種很有前途的轉(zhuǎn)換方式太陽(yáng)能利用的實(shí)例能量轉(zhuǎn)化方式間接利用太陽(yáng)輻射能水力發(fā)電。太陽(yáng)輻射能使地表上的水分蒸發(fā)形成云雨，下雨之后，江、河上游的水位提高，形成落差，推動(dòng)水輪機(jī)而發(fā)電太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為熱能和電能化石燃料。由遠(yuǎn)古時(shí)代的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化而來(lái)，歸根到底是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能例1 美國(guó)科學(xué)美國(guó)人雜志在“地球的能量資源”一文中提供了如下數(shù)據(jù)：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能的幾條主要去路直接反射52000109千焦/秒以熱能方式離開(kāi)地球81000109千焦/秒水循環(huán)400001

5、09千焦/秒大氣流動(dòng)370109千焦/秒光合作用40109千焦/秒請(qǐng)選用以上數(shù)據(jù)計(jì)算：(1)地球?qū)μ?yáng)能的利用率約為_(kāi)。(2)通過(guò)光合作用，每年有_ kJ的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(每年按365天計(jì))。變式訓(xùn)練1下列有關(guān)太陽(yáng)能的利用方式以及列舉的實(shí)例錯(cuò)誤的是()A直接利用太陽(yáng)輻射能的基本方式有四種：光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)能轉(zhuǎn)換和光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換B太陽(yáng)能熱水器是一種光熱轉(zhuǎn)換形式C綠色植物進(jìn)行的光合作用，是一種光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換，它的本質(zhì)是光化學(xué)能轉(zhuǎn)換D將電能通過(guò)用電器進(jìn)行照明的過(guò)程是一種光電能轉(zhuǎn)換過(guò)程解析：選D。光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)能轉(zhuǎn)換和光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換是太陽(yáng)能利用的基本方式。它們都是把光能轉(zhuǎn)換成

6、其他形式的能量的過(guò)程。D項(xiàng)是將電能轉(zhuǎn)換成光能的過(guò)程。要點(diǎn)二生物質(zhì)能的利用例2 (2011年泉州高一檢測(cè))隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，能源問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視。科學(xué)家預(yù)言，未來(lái)最理想的燃料是綠色植物，即將植物的秸稈(主要成分是纖維素)用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔盟獬善咸烟牵賹⑵咸烟寝D(zhuǎn)化為乙醇，用作燃料。(1)寫出將綠色植物的秸稈轉(zhuǎn)化為乙醇的化學(xué)方程式_。(2)已知：C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1367 kJmol1若某種植物的秸稈含纖維素50%，由植物秸稈經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)化得到乙醇原料的總利用率為80%，則用1000 g秸稈為原料制得的乙醇燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量為_(kāi)，與_

7、L甲烷完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol CH4燃燒產(chǎn)生890 kJ的熱量)?！窘馕觥?1)這是一道考查有關(guān)能源利用問(wèn)題的題目。本小題要求掌握化學(xué)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系：纖維素葡萄糖乙醇，并熟悉轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。(2)本小題是有關(guān)熱化學(xué)方程式的計(jì)算：設(shè)1000 g秸稈制得乙醇，燃燒產(chǎn)生的熱量為x，與體積為y的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的甲烷完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)。(C6H10O5)n2nC2H5OH1367 kJmol12n mol162n g 2734n kJ100050%80% g x解得：x6750.6 kJ；CH4890 kJmol11 mol224 L 890 kJy 6750.6 kJ解得：y1

8、70 L?！敬鸢浮?1)(C6H10O5)nnH2O nC6H12O6；C6H12O6 2C2H5OH2CO2(2)6750.6 kJ170【規(guī)律方法】(1)無(wú)污染，是能源、材料、食品等的發(fā)展方向。(2)計(jì)算兩個(gè)反應(yīng)熱量相當(dāng)?shù)膯?wèn)題，先要計(jì)算一個(gè)反應(yīng)釋放(或吸收)的能量，再根據(jù)另一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱進(jìn)行計(jì)算。變式訓(xùn)練2 人類發(fā)現(xiàn)、利用沼氣已有悠久的歷史。1776年，意大利科學(xué)家沃爾塔發(fā)現(xiàn)沼澤地里腐爛的生物質(zhì)發(fā)酵，從水底冒出一連串的氣泡，分析其主要成分為甲烷和二氧化碳等氣體。由于這種氣體產(chǎn)生于沼澤地，故俗稱“沼氣”。1781年，法國(guó)科學(xué)家穆拉發(fā)明人工沼氣發(fā)生器。200多年過(guò)去了，如今全世界約有農(nóng)村家用

9、沼氣池530萬(wàn)個(gè)，中國(guó)就占92%。農(nóng)村沼氣池的主要填料是豬糞、秸稈、污泥和水等。隨著農(nóng)村沼氣使用的日益推廣和大型厭氧工程技術(shù)的進(jìn)步，20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界范圍內(nèi)的一些大型沼氣工程有了迅速發(fā)展。垃圾和麥草的主要化學(xué)成分分別是C6H12O6、(C6H10O5)n，試寫出用垃圾和麥草發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的化學(xué)方程式_、_解析：(C6H10O5)n先水解生成C6H12O6，然后再發(fā)酵生成甲烷，由元素守恒知道生成CH4的同時(shí)生成CO2。要點(diǎn)三關(guān)于氫能的開(kāi)發(fā)和利用問(wèn)題氫能是一種極為優(yōu)越的新能源，其主要優(yōu)點(diǎn)有：燃燒熱值高，每千克氫氣燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是

10、世界上最干凈的能源。來(lái)源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源，演繹了自然物質(zhì)循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展的經(jīng)典過(guò)程。例3 能源危機(jī)讓許多國(guó)家開(kāi)始實(shí)施能源多樣化戰(zhàn)略，加大新能源研發(fā)力度，探索代替石油的能源和技術(shù)。而在各種新能源中，氫能源目前被認(rèn)為最有可能進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域，它具備了成為投資者追捧的“明星”潛質(zhì)。為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價(jià)的氫氣，下列可供開(kāi)發(fā)又較經(jīng)濟(jì)的方法是_(填寫編號(hào))。電解水鋅和稀硫酸反應(yīng)光解海水其次，還需要解決的問(wèn)題是_(寫出其中一個(gè))?！窘馕觥刻?yáng)能和海水資源豐富，若能實(shí)現(xiàn)光解海水法制氫是經(jīng)濟(jì)的方式。由于氫氣易著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題也就

11、成為開(kāi)發(fā)氫能的關(guān)鍵?！敬鸢浮繗錃獾妮斔?或氫氣的貯存)變式訓(xùn)練3氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車備受青睞。我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號(hào)”已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)邁進(jìn)。氫能具有的優(yōu)點(diǎn)包括()原料來(lái)源廣易燃燒、熱值高儲(chǔ)存方便制備工藝廉價(jià)易行ABC D解析：選A。地球上有大量的水，可用水為原料制氫氣。H2易燃燒，無(wú)污染，熱值高，是一種高效、干凈的新能源，但在利用氫燃料時(shí)，其儲(chǔ)存和制備成本較高，到現(xiàn)在還不能大量使用。探究整合應(yīng)用能量的利用和轉(zhuǎn)化能源問(wèn)題是涉及人類生活和社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，而它對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。1能量之間的轉(zhuǎn)化2新能源的開(kāi)發(fā)(1)調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率，節(jié)約油氣資源，加強(qiáng)科技投入，加快開(kāi)發(fā)水電、核電和新能源。(2)新能源包括太陽(yáng)能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。這些新能源的特點(diǎn)是資源豐富，且有些可以再生，為再生性能源，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染或污染少。3氫能的產(chǎn)生和利用途徑例(3)若生產(chǎn)條件和設(shè)備均很理想，在生產(chǎn)過(guò)程中只需添加的原料是_?！窘馕觥繌娜齻€(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物來(lái)看，能夠解決目前環(huán)境和能源問(wèn)題的物質(zhì)是氫氣，所以該反應(yīng)是用來(lái)制備氫氣的。又