江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2926

江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2第四單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用【目標導(dǎo)航】1.通過交流與討論，認識太陽能、生物質(zhì)能、氫能利用的現(xiàn)狀。2.通過對氫能開發(fā)與利用的討論，認識開發(fā)、利用高能潔凈能源的重要性和迫切性?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、太陽能的利用能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，地球上最基本的能源是________。1．直接利用太陽能以____和____的形式傳送到地面，人們可以直接利用太陽______獲得光和熱。2．植物的光合作用在太陽光的作用下，綠色植物把光能轉(zhuǎn)化為________能。化學(xué)方程式是__________________________________。3．間接利用(1)化石燃料______、________、煤所蘊藏的能量就是遠古生物吸收利用的________。(2)動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素①淀粉在動物體內(nèi)水解的方程式：________________________________________________________________________；化的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________是間接利用太陽能。_________________________________________________②葡萄糖氧________________________________________________________________________。4．目前，科學(xué)家正在研究利用太陽能分解水獲得________的方法。[議一議]1.什么是化石燃料？燃燒化石燃料有何利弊？2.大自然是如何利用太陽能的？3．直接利用太陽能的方式有哪些？1/7

江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2二、生物質(zhì)能的利用生物質(zhì)能來源于______及其__________所貯存的能量。1．直接燃燒用纖維素代表植物枝葉的主要成分，燃燒反應(yīng)：___________________________________。2．生物化學(xué)轉(zhuǎn)換用含糖類、淀粉較多的農(nóng)作物，制乙醇的反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。制得的乙醇可作為燃料。3．熱化學(xué)轉(zhuǎn)換使生物質(zhì)能在一定條件下轉(zhuǎn)換為熱值較高的________。[議一議]生物質(zhì)能的來源是什么？包括哪些物質(zhì)？怎樣利用這些生物質(zhì)能？三、氫能的開發(fā)與利用氫能的產(chǎn)生方法原料主要反應(yīng)缺點或優(yōu)點高溫CH＋HO(g)――→24水煤天然氣、石______________；氣法油和煤高溫C＋HO(g)=====2________________通電電解水2HO=====2水法______________________資源可再生，對催化劑水2HO=====2H↑＋O↑光222環(huán)境無污染光解法光解法有兩種：一是使用催化劑，利用太陽能分解水；二是利用藍綠藻等低等植物和________在陽光作用下使水分解產(chǎn)生氫氣。[議一議]1．氫能為什么被人們看做最理想的“綠色能源”？2/7江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利案蘇教版必修2用導(dǎo)學(xué)2．有多少種氫能的開發(fā)方式？這些方式有哪些優(yōu)點和缺點？3．舉例說明氫能的利用有哪些途徑？【難點突破】1．能量之間的轉(zhuǎn)化2．新能源的開發(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，加強科技投入，加快開發(fā)水電、核電和新能源。(2)新能源包括太陽能、燃料電池、風能和氫能等。這些新能源的特點是資源豐富，且有些可以再生，為再生性能源，對環(huán)境沒有污染或污染少。3．氫能的產(chǎn)生與利用途徑關(guān)鍵提醒開發(fā)利用氫能應(yīng)注意兩個問題。3/7江蘇省徐州市高中化學(xué)專題用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2(1)解決廉價制氫的問題：采用在光分解催化劑存在下，利用太陽能分解水制氫氣；利用藍綠藻等低等植物或微生物在陽光作用下使水分解產(chǎn)生氫氣。儲氫釋氫HCOONa2＋HO。下列有關(guān)說法正確的是()2A．儲氫、釋氫過程均無能量變化B．儲氫過程中，NaHCO被氧化3C．NaHCO、HCOONa均含有離子鍵和共價鍵3D．釋氫過程中，每消耗1molHO放出2.24L的H22解題反思理解化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化，掌握氧化還原的質(zhì)實，知道物質(zhì)的種類及組成微粒間的作用是解題的關(guān)鍵。變式訓(xùn)練人工光合作用能夠借助太陽能，用CO和HO制備化學(xué)原料。下圖是通過人工光合作22用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是()A．該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O產(chǎn)生2C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強D．催化劑b表面的反應(yīng)是CO＋2H＋＋2e－===HCOOH2解題反思根據(jù)電子、離子的移動方向判斷出電池的正、負極即可解題?！井斕眠^關(guān)】1．煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能作為能源的共同特點是()A．可再生能源，取之不盡用之不B．不可再生能源，用一點少一點C．均來自太陽輻射的能量D．均為污染環(huán)境的能2．下列給出的能源中，不能作為新能源的是()竭源A．太陽能B．無煙煤C．燃料電池D．氫能3．生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，它一直是人類賴以生存的重要能源。下列有關(guān)說法不正確的是()A．農(nóng)村通過雜草和動物的糞便發(fā)酵制沼氣，沼氣的主要成分是甲烷江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2B．推廣使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的谷物發(fā)酵產(chǎn)生C．氫能可以通過電解海水獲得，可大量推廣使用D．開發(fā)生物質(zhì)能有利于環(huán)境保護和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展4．據(jù)報道，某國一集團擬在太空建造巨大的集光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：激光2HO=====2H↑＋O↑。下列說法正確的是()222①水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)②氫氣是一次能源③使用氫氣作燃料有助于控制溫室應(yīng)效④若用生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇儲存起來，可以改善生存環(huán)境A．①④B．②③C．③④D．①②5．為防止大氣污染、節(jié)約燃料、緩解能源危機，專家指出，對燃燒產(chǎn)物如CO、HO、N等利用222太陽能最終轉(zhuǎn)化為()A．生物能B．化學(xué)能C．熱能D．電能6．近年來某市政府率先在公交車和出租車中推行用天然氣代替汽油作燃料的改革，取得了顯著進展。走上街頭你會發(fā)現(xiàn)不少公交車和出租車上有“CNG”的標志，代表它們是以天然氣作為燃料的汽車。(1)天然氣是植物殘體在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用而生成的，因此天然氣中所貯藏的化學(xué)能最終來自(2)天然氣的主要(3)天然氣的主要成分是一種很好的燃料。已知4g該主要成分完全燃燒生成CO氣體和液態(tài)水于________。成分是________。2時放出222.5kJ的熱量，則上述成分燃燒的熱化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________________________。學(xué)案答案精析第四單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用自主學(xué)習(xí)一、太陽能1．光熱輻射2．化學(xué)3．(1)石油天然氣太陽能(2)①(CHO)＋nHO催――→化劑nCHO②CHO(s)＋6105n2612661266O(g)―→6HO(l)＋6CO(g)ΔH＝－2804kJ·mol－12225/7江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修24．氫氣議一議1．煤、石油、天然氣屬于化石燃料，是由遠古生物被埋在地下經(jīng)歷幾百萬年演變而來的，主要由碳、氫元素組成，還含有少量硫、磷、氮等元素。好處：開采方便、利用方便，可直接燃燒等。弊端：不可再生資源，越用越少，能源利用率低，單位產(chǎn)值能耗高，污染環(huán)境。2．植物的光合作用，在陽光照射下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進一步生成淀粉、纖維素，實現(xiàn)光能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。3．直接利用太陽輻射能。主要方式有：①光—熱轉(zhuǎn)換，如太陽能熱水器等；②光—電轉(zhuǎn)換，如太陽能電池等；③光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換；④光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換。二、植物加工產(chǎn)品1．(CHO)＋6nO――點燃→6nCO＋5nHO6105n222酶2．(CHO)＋nHO――酶→nCHO、CHO――→2CHOH＋2CO6105n2612661262523．可燃氣體議一議生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量。包括：農(nóng)業(yè)廢棄物(秸稈、枝葉等)、水生植物、油料植物、有機廢棄物、動物糞便等。利用：直接燃燒、轉(zhuǎn)化化為學(xué)能(如制成沼氣)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換(在汽化爐內(nèi)與水、空氣反應(yīng)生成燃氣)。三、(從左到右，從上到下)CO＋3HCO＋H原料不可再生2H↑＋O↑消耗大量能量微2222生物議一議1．因為氫能具有三大優(yōu)點：(1)熱值高：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3倍多；(2)制取氫氣的原料是水，資源不受限制；(3)無污染：氫氣的燃燒產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境。2．目前人類制取氫氣的方法有：(1)以天然氣、石油和煤為原料，在高溫下與水蒸氣反應(yīng)或用部分氧化法制氫氣。此法消耗大量不可再生的能源。(2)電解水制氫氣。該方法制備氫氣的條件比較簡單，對環(huán)境也不會造成污染，但用該方法來制備氫氣需要消耗大量的電能，生產(chǎn)成本太高。(3)在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用太陽能分解水制氫氣；利用藍綠藻等低等植物和微生物在陽光作用下使水分解產(chǎn)生氫氣。3．(1)氫氣燃燒放熱(如以液態(tài)氫作為火箭的燃料)；(2)用高壓氫氣、氧氣制作氫氧燃料電池；(3)利用氫的熱核反應(yīng)釋放的核能(如氫彈)。難點突破6/7

江蘇省徐州市高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2例C[儲氫、釋氫過程均存在能量變化，A不正確；儲氫過程中，NaHCO被H還原，B不正確；32NaHCO中Na＋與HCO之間存在離子鍵，HCO－中存在共價鍵，HCOONa中Na＋與HCOO－之間存在離－333子鍵，HCOO－中存在共價鍵，C項正確；釋氫過程中，每消耗1molHO放出1molH，但沒說22明狀態(tài)，無法知道其體積，D項不正確。]變式訓(xùn)練C[由CO和HCOOH中碳元素的化合價變化可知，CO應(yīng)該在正極放電形成HCOOH，22由圖示裝置電子移動的方向可確定b為正極，a為負極。催化劑a表面：2HO－4e－===4H＋＋O↑，22所以答案選C。]當堂過關(guān)1．C2.B3.C4．C[①中水的分解反應(yīng)是吸反熱應(yīng)；②中在自然界中氫氣無法直接取得，是二次能源；③中氫氣的燃燒產(chǎn)物是水，化石燃料燃燒會產(chǎn)生二氧化碳，