高中化学 2.4 太阳能、生物质能和氢能的利用课件 苏教版必修2.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 1 2 3 1 太阳能的利用 1 人类目前使用的主要能源 主要能源有石油 天然气和煤 化石能源所面临的问题 目标导航 预习导引 1 2 3 目标导航 预习导引 1 2 3 预习交流1你知道日常生活中有哪些利用太阳能的实例吗 答案 太阳能光热转换技术的产品很多 如热水器 开水器 干燥器 采暖和制冷 温室与太阳房 太阳灶和高温炉 海水淡化装置 水泵 热力发电装置及太阳能医疗器具等 太阳能电池的应用范围很广 例如人造卫星 无人气象站 通讯站 太阳钟 航标灯 铁路信号灯等 目标导航 预习导引 1 2 3 2 生物质能的利用 1 生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量 2 生物质包括农业废弃物 水生植物 油料植物 城市与工业有机废弃物 动物粪便等 这些物质中蕴藏着丰富的生物质能 3 生物质能的利用主要有直接燃烧 生物化学转换 热化学转换 目标导航 预习导引 1 2 3 3 氢能的开发和利用 1 能源特点 2 氢能开发利用的困难与解决方法 困难能耗高 贮存和运输困难等 方法a 在光分解催化剂存在条件下 在特定的装置中 利用太阳能分解水制氢气 b 利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气 c 发现和应用贮氢合金 解决氢气的贮存和运输问题 目标导航 预习导引 1 2 3 预习交流2氢气制造技术有水电解法 水热化学制氢法 水光电池分解法等 哪种方法是最有发展前景的 答案 水光电池分解法 前两种方法需要消耗大量的电能或热能 而第三种方法可以利用清洁廉价的太阳能 是最有发展前景的方法 问题导学 当堂检测 一 二 三 一 太阳能的利用活动与探究人类所使用的能量大部分来源于太阳能 下图列出了太阳能向其他形式能量的转化关系 请观察图表并思考后面的问题 问题导学 当堂检测 一 二 三 1 太阳能的资源特点有哪些 2 太阳能利用过程中存在哪些问题 答案 1 太阳能是取之不尽 用之不竭 无污染 方便 持久的可再生的能源 是全世界公认的最有前途的新能源之一 2 太阳能吸热板费用昂贵 太阳能的利用受季节和天气的影响 大部分太阳能都是夏季期间收集 如何把这部分能量储存起来 留待冬季使用 仍然是一个有待解决的问题 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移与应用例1美国的 科学美国人 杂志在 地球的能量资源 一文中提供了如下数据 到达地球表面的太阳辐射能的几个主要去向 问题导学 当堂检测 一 二 三 请选用以上数据计算 1 地球对太阳能的利用率约为 2 通过光合作用 每年有kj的太阳能转化为化学能 每年按365天计 3 每年由绿色植物通过光合作用 6co2 6h2oc6h12o6 6o2 为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为a 试根据能量关系列出a的计算式 a kg 列式中缺少的数据用符号表示 所缺数据的化学含义为 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移训练1可再生能源是我国重要的能源资源 在满足能源需求 改变能源结构 减少环境污染 促进经济发展等方面具有重要作用 应用太阳能光伏发电技术 是实现节能减排的一项重要措施 问题导学 当堂检测 一 二 三 下列有关分析不正确的是 a 风能 太阳能 生物质能等均属于可再生能源b 推广可再生能源有利于经济可持续发展c 上图是太阳能光伏电池的原理图 图中a极为正极d 光伏电池能量转化方式是太阳能直接转化为电能解析 a b两项说法正确 由图中的电流方向可知 a极应为负极 c项不正确 光伏电池发电是将光能直接转化为电能 d项正确 答案 c 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 二 生物质能的利用方式活动与探究如图为生物燃料生产 循环的过程 问题导学 当堂检测 一 二 三 观察分析图中的转化 思考探究以下问题 1 从能源的可再生性角度来看 在未来一个较短的时期内 最有潜力替代石油的能源是什么 2 光能 生物质能转化的本质是什么 3 图中涉及的能量转化形式有哪些 答案 1 最有潜力替代石油的能源是生物质能源 2 本质为光能 化学能的转换 植物通过光合作用 吸收太阳辐射能 将co2和h2o转化为具有较高生物质能的糖类 3 太阳能转化为化学能 化学能转化为生物质能 生物质能转化为化学能 化学能转化为机械能和热能 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移与应用例2自行车 电动自行车 普通汽车消耗能量的类型分别是 生物质能 核能 电能 太阳能 化学能a b c d 解析 人骑自行车是将生物质能转化为机械能 电动自行车是将蓄电池的电能转化为机械能 普通汽车是将汽油的化学能转化为机械能 答案 b温馨提示 生物质是指利用大气 水 土地等通过光合作用而产生的各种有机体 即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质 它包括植物 动物和微生物 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移训练2下列说法错误的是 a 煤和石油的燃烧与化学能有关 核能的利用与化学能无关b 生物体内进行着的缓慢氧化是放热反应c 化学键断裂吸收的能量越多 化学键越牢固d 植物光合作用吸收太阳能 与化学能无关e 柴草的燃烧与化学能无关f 人类的文明程度与人均耗能无关解析 我们易错选a 核能也是一种能源 但它的利用应与化学能无关 易错选的原因在于我们忽视了核能是原子核发生的变化 而化学能讨论的都是原子核不变的化学反应 正确答案为d e f 答案 def 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 2 生物化学转换生物化学转换就是通过生化反应将生物质能转化为新的能源物质 1 在一定条件下将秸秆 杂草等转化为沼气 含ch4 co2及少量nh3 h2s等 2 用富含糖类物质的农作物 如玉米 高粱 红薯等 为原料 在催化剂作用下 经过一系列的生化反应 可制得新的能源物质 乙醇 该生化反应可简单表示为 问题导学 当堂检测 一 二 三 3 热化学转换热化学转换就是通过加热或高温使生物质通过化学反应转化为新的能源物质 把植物秸秆在气化炉内隔绝空气加热 可生成一氧化碳 氢气 甲烷等可燃性气体 问题导学 当堂检测 一 二 三 三 氢能的开发和利用活动与探究1mol氢气燃烧时约放热286kj 而1kg汽油燃烧时约放热46000kj 请回答下列问题 1 等质量的氢气和汽油相比 填 氢气 或 汽油 放出的热量多 2 氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源 试简述氢气作为能源的3个主要优点 解析 1 1molh2为2g 1kgh2燃烧放热为286kj 1000g 2g 1 43 105kj 4 6 104kj 答案 1 氢气 2 来源丰富 单位质量的氢气燃烧时放出的热量多 燃烧后不产生污染 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移与应用例3氢能是一种应用前景非常诱人的新能源 但目前仍处在研究 试验阶段 还未能进入实用阶段 下列说法错误的是 a 氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论b 氢气的制备耗能巨大 廉价制氢的技术尚未成熟c 氢气贮存 运输等安全技术尚未完全解决d 氢气燃烧的放热量高于相同质量的矿物燃料 经济效益好解析 氢气作为燃料有三大优点 一是无污染 二是发热量高 三是原料来源广 所以a项说法错误 氢气只要不与空气混合 不遇明火 基本上是安全的 水中含有大量的氢元素 将水中氢元素转化为氢气的方法是目前常使用的电解法 此法耗费电能 成本太高 且贮存困难 所以只有找到廉价的能源 或消耗少量电能 大量制备氢气时 氢能才被广泛运用 答案 a 问题导学 当堂检测 一 二 三 温馨提示 氢能的广泛应用需要克服的困难主要是贮存 运输等安全技术以及廉价制取技术 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移训练3近20年来 对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展 像电一样 氢是一种需要依靠其他能源如石油 煤 原子能等的能量来制取的所谓 二级能源 而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一级能源 如煤 石油 太阳能和原子能 1 氢气燃烧时耗氧量小 发热量大 已知 热化学方程式为 试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时放出的热量之比是 2 氢能源有可能实现能源贮存 也有可能实现经济 高效的输送 研究表明 过渡金属型氢化物 又称间充氢化物 中 氢原子填充在金属的晶格间隙之间 其组成不固定 通常是非化学计量的 如lah2 76 tih1 73 ceh2 69 zrh1 98 prh2 85 tah0 78 已知标准状况下 1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气 钯粉的密度为10 64g cm 3 相对原子质量为106 4 试写出钯 pd 的氢化物的化学式 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 氢能的开发和利用1 氢能的优点 1 制备原料广 可以用水为原料制备氢气 水在自然界中储量大 特别是海水 2 热值高 氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热量的3倍多 3 燃烧快并易充分燃烧 4 无污染 氢气与氧气反应释放能量生成水 水既无污染又可循环利用 氢气被看作是理想的 绿色能源 问题导学 当堂检测 一 二 三 2 氢能的利用方式 1 利用氢和氧化剂发生反应放出热能 2 利用氢和氧化剂的电化学反应直接获取电能 如氢氧燃料电池 3 利用氢的热核反应释放出的核能 这是氢能的一种特殊应用 问题导学 当堂检测 1 2 3 1 石油资源的短缺制约着多个行业的发展 针对这一现象 某学习小组提出如下应对方案 你认为不够科学合理的是 a 采用电解水法制取无污染的氢能b 完善煤液化制汽油的技术c 研制推广以甲醇为燃料的