高一化學學案：專題第四單元太陽能、生物質能和氫能的利用

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第四單元太陽能、生物質能和氫能的利用學習要求學習要點1．了解太陽能、生物質能的利用。2．掌握氫能的開發(fā)和利用。1．生物質能的利用方式.2．氫能的開發(fā)和利用。1．太陽能的利用(1)目前,世界所需的能源大多來自于________、________、________，它們是由________________掩埋在地下深處歷經幾百萬年演變所形成的。（2)太陽能以________的形式傳送到地面，__________通過____________吸收太陽能,動物食用植物體內的淀粉、纖維素、蛋白質________利用太陽能。(3)人類所使用的能量大部分來源于太陽能。在太陽光的作用下，綠色植物把光能轉化為化學能的化學方程式是______________________。(4)動物攝入體內的淀粉、纖維素能水解轉化為____，葡萄糖氧化生成__________和______,釋放出熱量，供給生命活動的需要?；瘜W方程式為：____________________________，______________________________________。預習交流你知道日常生活中有哪些利用太陽能的實例嗎？2．生物質能的利用(1）生物質能來源于________________所貯存的能量。(2)生物質包括____________、____________、____________、________________、____________等。這些物質中蘊藏著豐富的生物質能。（3)生物質能的利用主要有______________、________________、____________。3．氫能的開發(fā)與利用氫氣被人們看做是理想的“綠色能源”，請你舉出兩個理由:______________________；____________________。在預習中還有哪些問題需要你在聽課時加以關注？請在下列表格中做個備忘吧！我的學困點我的學疑點答案:預習導引1．(1）石油天然氣煤遠古生物（2)光和熱綠色植物光合作用間接(3)6H2O＋6CO2eq\o(→，\s\up7（光),\s\do5(葉綠素)）C6H12O6＋6O2(4）葡萄糖二氧化碳水(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑））nC6H12O6C6H12O6＋6O2→6H2O＋6CO2預習交流：答案:太陽能光熱轉換技術的產品很多。如熱水器、開水器、干燥器、采暖和制冷、溫室與太陽房、太陽灶和高溫爐、海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具等。太陽能電池的應用范圍很廣.例如人造衛(wèi)星、無人氣象站、通訊站、電視中繼站、太陽鐘、航標燈、鐵路信號燈等.2．(1)植物及其加工產品（2)農業(yè)廢棄物水生植物油料植物城市與工業(yè)有機廢棄物動物糞便(3)直接燃燒生物化學轉換熱化學轉換3．制取原料是水，資源不受限制燃燒產物是水，不會污染環(huán)境一、太陽能的利用下列有關太陽能的利用方式以及列舉的實例錯誤的是（)。A．直接利用太陽輻射能的基本方式有四種：光—熱轉換、光—電轉換、光—化學能轉換和光—生物質能轉換B．太陽能熱水器是一種光—熱轉換形式C．綠色植物進行的光合作用，是一種光—生物質能轉換，它的本質是光-化學能轉換D．將電能通過用電器進行照明的過程是一種光—電轉換過程太陽能利用過程中存在哪些問題?太陽能的利用方式太陽能利用的實例能量轉化方式太陽輻射能直接利用地球上眾多植物的光合作用：6CO2＋6H2Oeq\o（→，\s\up7(光照)，\s\do5（葉綠素)）C6H12O6＋6O2光能轉化為生物質能，其本質是光能轉化為化學能地膜、大棚、溫室、太陽能熱水器、反射式太陽灶、高溫太陽爐等光能轉化為熱能，基本原理是將太陽輻射能加熱物體而獲得熱能太陽能電池光能轉化為電能,基本原理是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能光解水制得氫氣（利用太陽輻射能和催化劑使水分解）光能轉化為化學能,這是一種很有前途的轉換方式間接利用太陽輻射能水力發(fā)電。太陽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，推動水輪機而發(fā)電太陽能間接轉化為熱能和電能化石燃料。由遠古時代的生物質能轉化而來,歸根到底是由太陽能轉化而來太陽能間接轉化為化學能二、生物質能的利用方式隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,能源問題已經越來越引起人們的重視.科學家預言,未來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?shù)拇呋瘎┳饔盟獬善咸烟?，再將葡萄糖轉化為乙醇,用作燃料。（1)寫出將綠色植物的秸稈轉化為乙醇的化學方程式_____________________________。(2)已知:C2H5OH（l）＋3O2(g）=2CO2(g)＋3H2O（l）ΔH＝－1367kJ·mol－1若某種植物的秸稈含纖維素50%，由植物秸稈經過一系列轉化得到乙醇原料的總利用率為80％，則用1000g秸稈為原料制得的乙醇燃料燃燒所產生的熱量為______，與________L甲烷完全燃燒產生的熱量相當（標準狀況下，1molCH4燃燒產生890kJ的熱量）。生物質能的利用方式①直接燃燒：用化學反應方程式表示為（C6H10O5)n＋6nO2eq\o(→,\s\up7(點燃））5nH2O＋6nCO2以直接燃燒的方式利用生物質能簡單易行，但能源利用率低，容易導致環(huán)境污染.②生物化學轉換生物化學轉換就是通過生化反應將生物質能轉化為新的能源物質。a．在一定條件下將秸稈、雜草等轉化為沼氣(含CH4、CO2及少量NH3、H2S等）。b．用富含糖類物質的農作物(如玉米、高粱、紅薯等）為原料，在催化劑作用下,經過一系列的生化反應，可制得新的能源物質——乙醇，該生化反應可簡單表示為(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o（→，\s\up7(酶))nC6H12O6，C6H12O6eq\o（→,\s\up7（酶））2C2H5OH＋2CO2↑。葡萄糖③熱化學轉換熱化學轉換就是通過加熱或高溫使生物質通過化學反應轉化為新的能源物質。把植物秸稈在氣化爐內隔絕空氣加熱反應，可生成一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃性氣體.三、氫能的開發(fā)和利用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.我國擁有完全自主知識產權的氫燃料電池轎車“超越三號”已達到世界先進水平，并加快向產業(yè)化的目標邁進。氫能具有的優(yōu)點包括（）.①原料來源廣②易燃燒、熱值高③儲存方便④制備工藝廉價易行A．①②B．①③C．③④D．②④氫能的開發(fā)和利用（1）氫能的優(yōu)點①制備原料廣?？梢杂盟疄樵现苽錃錃?，水在自然界中儲量大，特別是海水.②熱值高.氫氣完全燃燒放出的熱量是等質量汽油完全燃燒放出熱量的3倍多。③燃燒快并易充分燃燒。④無污染。氫氣跟氧氣反應釋放能量生成水,水既無污染又可循環(huán)利用.氫氣被看做是理想的“綠色能源”。(2）氫能的利用方式①利用氫和氧化劑發(fā)生反應放出熱能。②利用氫和氧化劑的電化學反應直接獲取電能。(如氫氧燃料電池）③利用氫的熱核反應釋放出的核能,這是氫能的一種特殊應用。(3)開發(fā)與利用氫能需要克服的問題在生活和生產實際中大量應用氫能源，首先要解決由水制備氫氣的能耗、氫氣的貯存和運輸?shù)葐栴}。用電解方法可以使水分解為氫氣、氧氣,但要消耗大量的電能.科學家正在研究利用其他方法由水制取氫氣。例如,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生氫氣。1．下列情況不會造成環(huán)境污染的是（）。A．燃燒液化石油氣B．燃燒管道煤氣C．燃燒氫氣D．燃燒木材2．下列不是化石能源的是().A．氫氣B．煤C．石油D．天然氣3．下列有關太陽能利用的敘述不正確的是().A．太陽能熱水器是將光能轉化為熱能B．太陽能電池是將光能轉化為電能C．光解水制氫氣是將光能轉化為化學能D．水力發(fā)電是將太陽能直接轉化為機械能4．人類發(fā)現(xiàn)、利用沼氣已有悠久的歷史。1776年，意大利科學家沃爾塔發(fā)現(xiàn)沼澤地里腐爛的生物質發(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.由于這種氣體產生于沼澤地，故俗稱“沼氣”.1781年，法國科學家穆拉發(fā)明人工沼氣發(fā)生器。200多年過去了，如今全世界約有農村家用沼氣池530萬個，中國就占92%。農村沼氣池的主要填料是豬糞、秸稈、污泥和水等。隨著農村沼氣使用的日益推廣和大型厭氧工程技術的進步，20世紀90年代以來，世界范圍內的一些大型沼氣工程有了迅速發(fā)展。某些垃圾和麥草的主要化學成分分別是C6H12O6、（C6H10O5)n，試寫出用垃圾和麥草發(fā)酵產生沼氣的化學方程式________________________________________。提示：用最精煉的語言把你當堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領部分寫下來并進行識記.知識精華技能要領答案:活動與探究1：D解析:光-熱轉換、光—電轉換、光-化學能轉換和光-生物質能轉換是太陽能利用的基本方式.它們都是把光能轉換成其他形式的能量的過程.D項是將電能轉換成光能的過程。思考與交流：答案：(1）太陽能吸熱板費用昂貴;(2）太陽能的利用受季節(jié)和天氣的影響；(3）大部分太陽能都是夏季期間收集,如何把這部分能量儲存起來，留待冬季使用，仍然是一個有待解決的問題。活動與探究2:答案：（1)(C6H10O5）n＋nH2Oeq\o（→,\s\up7（酶)）nC6H12O6C6H12O6eq\o（→，\s\up7(酶））2C2H5OH＋2CO2↑(2)6750.6kJ170解析：（1)這是一道考查有關能源利用問題的題目。本小題要求掌握化學中的轉化關系：纖維素→葡萄糖→乙醇,并熟悉轉化的化學方程式。(2)本小題是有關熱化學方程式的計算：設1000g秸稈制得乙醇燃燒產生的熱量為x，與體積為y的標準狀況下的甲烷完全燃燒產生的熱量相當。(C6H10O5）n～2nC2H5OH~1367kJ·mol－1×2nmol162ng2734nkJ1000g×50％×80%gx解得：x＝6750.6kJ;CH4～890kJ·mol－1×1mol22．4L890kJy6750。6kJ解得：y≈170L。活動與探究3：A解析：地球上有大量的水，可用水為原料制氫氣。H2易