江蘇省徐州市高中化學(xué)專(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用【目標(biāo)導(dǎo)航】1.通過(guò)交流與討論，認(rèn)識(shí)太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、氫能利用的現(xiàn)狀。2.通過(guò)對(duì)氫能開(kāi)發(fā)與利用的討論，認(rèn)識(shí)開(kāi)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(yáng)能的利用能源是人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，地球上最基本的能源是________。1．直接利用太陽(yáng)能以____和____的形式傳送到地面，人們可以直接利用太陽(yáng)______獲得光和熱。2．植物的光合作用在太陽(yáng)光的作用下，綠色植物把光能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能?；瘜W(xué)方程式是__________________________________。3．間接利用(1)化石燃料______、________、煤所蘊(yùn)藏的能量就是遠(yuǎn)古生物吸收利用的________。(2)動(dòng)物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素①淀粉在動(dòng)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(yáng)能。_________________________________________________②葡萄糖氧________________________________________________________________________。4．目前，科學(xué)家正在研究利用太陽(yáng)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(yáng)能的？3．直接利用太陽(yáng)能的方式有哪些？1/7

江蘇省徐州市高中化學(xué)專(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(lái)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(lèi)、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(lái)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(kāi)發(fā)與利用氫能的產(chǎn)生方法原料主要反應(yīng)缺點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)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(duì)催化劑水2HO=====2H↑＋O↑光222環(huán)境無(wú)污染光解法光解法有兩種：一是使用催化劑，利用太陽(yáng)能分解水；二是利用藍(lán)綠藻等低等植物和________在陽(yáng)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(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(kāi)發(fā)方式？這些方式有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？3．舉例說(shuō)明氫能的利用有哪些途徑？【難點(diǎn)突破】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)生與利用途徑關(guān)鍵提醒開(kāi)發(fā)利用氫能應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題。3/7江蘇省徐州市高中化學(xué)專(zhuān)題用導(dǎo)學(xué)案蘇教版必修2(1)解決廉價(jià)制氫的問(wèn)題：采用在光分解催化劑存在下，利用太陽(yáng)能分解水制氫氣；利用藍(lán)綠藻等低等植物或微生物在陽(yáng)光作用下使水分解產(chǎn)生氫氣。儲(chǔ)氫釋氫HCOONa2＋HO。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()2A．儲(chǔ)氫、釋氫過(guò)程均無(wú)能量變化B．儲(chǔ)氫過(guò)程中，NaHCO被氧化3C．NaHCO、HCOONa均含有離子鍵和共價(jià)鍵3D．釋氫過(guò)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(shí)，知道物質(zhì)的種類(lèi)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(yáng)能，用CO和HO制備化學(xué)原料。下圖是通過(guò)人工光合作22用制備HCOOH的原理示意圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．該過(guò)程是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)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(qiáng)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(dòng)方向判斷出電池的正、負(fù)極即可解題?！井?dāng)堂過(guò)關(guān)】1．煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能作為能源的共同特點(diǎn)是()A．可再生能源，取之不盡用之不B．不可再生能源，用一點(diǎn)少一點(diǎn)C．均來(lái)自太陽(yáng)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(yáng)能B．無(wú)煙煤C．燃料電池D．氫能3．生物質(zhì)能是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)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(lèi)賴(lài)以生存的重要能源。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．農(nóng)村通過(guò)雜草和動(dòng)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(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(guò)電解海水獲得，可大量推廣使用D．開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能有利于環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展4．據(jù)報(bào)道，某國(guó)一集團(tuán)擬在太空建造巨大的集光裝置，把太陽(yáng)光變成激光用于分解海水制氫：激光2HO=====2H↑＋O↑。下列說(shuō)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(chǔ)存起來(lái)，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(jī)，專(zhuān)家指出，對(duì)燃燒產(chǎn)物如CO、HO、N等利用222太陽(yáng)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(lái)某市政府率先在公交車(chē)和出租車(chē)中推行用天然氣代替汽油作燃料的改革，取得了顯著進(jìn)展。走上街頭你會(huì)發(fā)現(xiàn)不少公交車(chē)和出租車(chē)上有“CNG”的標(biāo)志，代表它們是以天然氣作為燃料的汽車(chē)。(1)天然氣是植物殘?bào)w在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過(guò)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(lái)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(shí)放出222.5kJ的熱量，則上述成分燃燒的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________________________________________________。學(xué)案答案精析第四單元太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用自主學(xué)習(xí)一、太陽(yáng)能1．光熱輻射2．化學(xué)3．(1)石油天然氣太陽(yáng)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(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(yuǎn)古生物被埋在地下經(jīng)歷幾百萬(wàn)年演變而來(lái)的，主要由碳、氫元素組成，還含有少量硫、磷、氮等元素。好處：開(kāi)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(yáng)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(jìn)一步生成淀粉、纖維素，實(shí)現(xiàn)光能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。3．直接利用太陽(yáng)輻射能。主要方式有：①光—熱轉(zhuǎn)換，如太陽(yáng)能熱水器等；②光—電轉(zhuǎn)換，如太陽(yáng)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(diǎn)燃→6nCO＋5nHO6105n222酶2．(CHO)＋nHO――酶→nCHO、CHO――→2CHOH＋2CO6105n2612661262523．可燃?xì)怏w議一議生物質(zhì)能來(lái)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(jī)廢棄物、動(dòng)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?xì)?。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?yàn)闅淠芫哂腥髢?yōu)點(diǎn)：(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(wú)污染：氫氣的燃燒產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境。2．目前人類(lèi)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(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成污染，但用該方法來(lái)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(yáng)能分解水制氫氣；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(diǎn)突破6/7

江蘇省徐州市高中化學(xué)專(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽(yáng)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(chǔ)氫、釋氫過(guò)程均存在能量變化，A不正確；儲(chǔ)氫過(guò)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(jià)鍵，HCOONa中Na＋與HCOO－之間存在離－333子鍵，HCOO－中存在共價(jià)鍵，C項(xiàng)正確；釋氫過(guò)程中，每消耗1molHO放出1molH，但沒(méi)說(shuō)22明狀態(tài)，無(wú)法知道其體積，D項(xiàng)不正確。]變式訓(xùn)練C[由CO和HCOOH中碳元素的化合價(jià)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(dòng)的方向可確定b為正極，a為負(fù)極。催化劑a表面：2HO－4e－===4H＋＋O↑，22所以答案選C。]當(dāng)堂過(guò)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(wú)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(huì)產(chǎn)生二氧化碳，