氫能的開(kāi)發(fā)和利用

第2課時(shí)生物質(zhì)能的利用氫能的開(kāi)發(fā)和利用課標(biāo)定位：①簡(jiǎn)單了解生物質(zhì)能、氫能利用的現(xiàn)狀。②認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)、利用高能、清潔能源的重要性和迫切性。填一填·知識(shí)清單———————————————一、生物質(zhì)能的利用1．來(lái)源生物質(zhì)能來(lái)源于____________________所貯存的能量。2．利用方式(1)直接燃燒。纖維素燃燒的化學(xué)方程式為：____________________________。(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換。①制沼氣。a．沼氣的主要成分是___，還含有______和少量________等。b．應(yīng)用：制______燃料和優(yōu)質(zhì)肥料。②制乙醇。由淀粉制乙醇的化學(xué)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______。二、氫能的開(kāi)發(fā)與利用1．氫能的三大優(yōu)點(diǎn)(1)氫氣完全燃燒放出的熱量是等質(zhì)量汽油完全燃燒放出熱量的________。(2)原料是水，資源不受________。(3)燃燒產(chǎn)物是水，不會(huì)________環(huán)境，是理想的________燃料。2．氫能產(chǎn)生與利用的途徑(1)中的物質(zhì)為_(kāi)_______，(2)中的物質(zhì)為_(kāi)_______。3．氫能的開(kāi)發(fā)(1)電解水制得氫氣的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________。(2)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。(3)利用________等低等值物和________在陽(yáng)光作用下使水分解產(chǎn)生氫氣。(4)開(kāi)發(fā)氫能的關(guān)鍵是：制備氫氣的________、氫氣的______和______等問(wèn)題。(5)________的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，開(kāi)辟了解決氫氣貯存、運(yùn)輸難題的新途徑。做一做·自我測(cè)評(píng)———————————————1．下列有關(guān)生物質(zhì)能的說(shuō)法不正確的是(

)A．生物質(zhì)能是可再生能源B．生物質(zhì)能本質(zhì)上是化學(xué)能C．焚燒生活垃圾發(fā)電是將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為電能D．玉米、高粱發(fā)酵制乙醇是生物質(zhì)能的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換解析：生物質(zhì)能來(lái)源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量，生物質(zhì)能利用的最終結(jié)果：除釋放能量外，產(chǎn)生無(wú)污染的CO2和H2O，通過(guò)植物的光合作用，重新將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，因此生物質(zhì)能是可再生的新能源。光－生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是光－化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，B項(xiàng)也是正確的。焚燒生活垃圾發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：生物質(zhì)能→熱能→電能，C不正確。含淀粉較高的農(nóng)作物發(fā)酵制燃料乙醇是生物化學(xué)轉(zhuǎn)換，D不正確。答案：CD2．氫氣是一種很有前途的綠色能源，以水為原料，大量制取氫氣最理想的途徑是(

)A．利用太陽(yáng)能直接使水分解產(chǎn)生氫氣B．以焦炭和水制水煤氣后分離出氫氣C．用Fe跟HCl反應(yīng)放出H2D．由熱電站提供電力，電解水產(chǎn)生氫氣解析：A中利用太陽(yáng)能直接使水分解產(chǎn)生氫氣是最理想的途徑，而B(niǎo)、C、D三項(xiàng)中都會(huì)消耗其他的物質(zhì)或能量。答案：A核心解讀———————————————————一、氫氣作為新能源有以下特點(diǎn)：1．氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，除了廣泛存在于星體和星際的氣體中外，還主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。2．除核燃料外氫氣的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍多。3．氫氣燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，燃燒速率快。4．氫氣本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫氣燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩U化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。5．氫能利用形式多，既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械能，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油，不需對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造，現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用。6．氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。由以上特點(diǎn)可以看出氫是一種理想的新的含能體能源。目前液氫已廣泛用作航天動(dòng)力的燃料，但氫能的大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用還有待解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：(1)廉價(jià)的制氫技術(shù)。因?yàn)闅涫且环N二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價(jià)的制氫技術(shù)是各國(guó)科學(xué)家共同關(guān)心的問(wèn)題。(2)安全可靠的貯氫和輸氫方法。由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題也就成為開(kāi)發(fā)氫能的關(guān)鍵。二、一次能源和二次能源的區(qū)別與聯(lián)系能源可劃分為一次能源和二次能源。自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱(chēng)為一次能源；如太陽(yáng)能、石油、煤、天然氣、風(fēng)能、水力等，一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱(chēng)為二次能源，如煤氣、電力、汽油、蒸氣、氫氣等。二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶(hù)的中間紐帶。二次能源又可分為“過(guò)程性能源”和“含能體能源”。當(dāng)今電能就是應(yīng)用最廣的“過(guò)程性能源”；柴油、汽油則是應(yīng)用最廣的“含能體能源”。由于目前“過(guò)程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車(chē)、輪船、飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無(wú)法直接使用從發(fā)電廠輸出來(lái)的電能，只能采用像柴油、汽油這一類(lèi)“含能體能源”?？梢?jiàn)，過(guò)程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應(yīng)用范圍。隨著人們將目光也投向?qū)で笮碌摹昂荏w能源”，作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來(lái)，例如煤炭、石油、天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、潮汐能、地?zé)崮?、核燃料等均可直接生產(chǎn)電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產(chǎn)它們幾乎完全依靠化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴(lài)化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機(jī)時(shí)出現(xiàn)、在開(kāi)發(fā)新的二次能源的同時(shí)人們期待的新的二次能源。題型研析———————————————————知識(shí)點(diǎn)一生物質(zhì)能的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換【例1】隨著工業(yè)的發(fā)展，能源問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視?？茖W(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(主要的成分是纖維素)用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔茫獬善咸烟?，再將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇，用作燃料。(1)寫(xiě)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：CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1C2H5OH(l)＋3O2(g)→2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1367kJ·mol－1若某種植物的