浙江省高三化学 第5单元20讲 太阳能、生物质能和氢能的利用课件.ppt

第二十讲太阳能 生物质能和氢能的利用 1 能源 1 能源发展的三个阶段柴草时期 化学能源时期 煤 石油 天然气为主要能源 多能源结构时期 2 能源的分类 2 化石燃料 1 化石燃料中蕴藏的能量实际上也是来自 2 重要的化石燃料 3 煤的综合利用的主要途径是 它们均属于化学变化 太阳能 煤 石油 天然气 气化 液化和干馏 3 太阳能的利用 1 地球上最基本的能源是太阳能 太阳能以 的形式传送到地面 绿色植物通过 吸收太阳能 动物食用植物体内的 间接利用太阳能 化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期 所吸收利用的太阳能 2 人类所使用的能量绝大部分来源于 捕获太阳能的生物主要为绿色植物 通过 把 转化为 动物体内的淀粉 纤维素在酶的作用下 与水反应分解为葡萄糖 葡萄糖氧化生成 又释放 光波 光合作用 淀粉 纤维素和蛋白质 生物体 太阳能 光合作用 太阳能 化学能 二氧化碳和水 能量 4 生物质能的利用 1 热化学转换法 获得木炭 焦油和可燃气体等品位高的能源产品 该方法又按其热加工的方法不同 分为高温干馏 热解 生物质液化等方法 2 生物化学转换法 主要指生物质在微生物的发酵作用下 生成沼气 酒精等能源产品 3 利用油料植物所产生的生物油 4 把生物质压制成成型燃料 如块型 棒型燃料 以便集中利用和提高热效率 5 氢能的利用 1 作为能源 氢有以下特点 所有元素中 等物质的量 氢质量最轻 所有气体中 氢气的导热性最好 比大多数气体的导热系数高出10倍 因此在能源工业中氢是极好的传热载体 氢是自然界存在最普遍的元素 据估计它构成了宇宙质量的75 除空气中含有氢气外 它主要以化合物的形式贮存于水中 而水是地球上最广泛的物质 除核燃料外 氢的发热值是所有化石燃料 化工燃料和生物燃料中最高的 为142341kj kg 是汽油发热值的3倍 氢燃烧性能好 点燃快 与空气混合时有广泛的可燃范围 而且温度高 燃烧速度快 氢本身无毒 与其他燃料相比氢燃烧时最清洁 而且燃烧生成的水还可继续制氢 反复循环使用 氢能利用形式多 既可以通过燃烧产生热能 在热力发动机中产生机械功 又可以作为能源材料用于燃料电池 或转换成固态氢用作结构材料 氢可以以气态 液态或固态的金属氢化物出现 能适应贮运及各种应用环境的不同要求 2 大规模应用氢能需解决的问题 廉价的制氢技术 氢是一种二次能源 它的制取不但需要消耗大量的能量 而且目前制氢效率很低 因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题 安全可靠的贮氢和输氢方法 由于氢不易液化 易着火 爆炸 因此如何妥善解决氢的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键 化学反应中的能量转换 例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生物质能源 下图就是生物质能源的生成与利用的循环图 下列有关说法不正确的是 a 光能 生物质能转化的本质也是光能 化学能的转换b 为了减少化石燃料的使用 可在汽车中加入一定量的乙醇作为汽车燃料c 可表示图中4的反应式为 6co2 6h2oc6h12o6 6o2d 图中2生产的生物燃料主要成分为烃类 d 解释 众多植物通过光合作用 吸收太阳辐射能 将co2和h2o转为具有较高生物质能的糖类 a正确 加油站销售的汽车燃油 其中就有一部分为乙醇汽油 b正确 c的光合作用反应式正确 汽油的主要成分为烃类 而图中生物燃料主要成分常为烃的含氧衍生物 如乙醇 d错误 迁移训练1 对下列关于能量转换的认识中不正确的是 a 动物体内葡萄糖被氧化成co2是热能转变成化学能的过程b 化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳c 煤燃烧时 化学能主要转化为热能d 白炽灯工作时 电能全部转化为光能 解释 葡萄糖氧化放出热量 化学能转化为热能 a错 白炽灯工作时 电能只有一部分转化为光能 还有一部分转化为热能 d错 化石燃料和植物燃料的能量根本来自于太阳能 b正确 煤燃烧时化学能主要转化为热能 c正确 新能源的利用 例 江苏省泰州市 每年的6月5日是 世界环境日 2008年世界环境日主题是 促进低碳经济 来自全球192个国家的谈判代表于2009年12月7 18日聚焦丹麦首都哥本哈根 召开 联合国气候变化框架公约 第15次缔约方会议 商讨2012年至2020年的全球减排协议 下列行为中不符合 促进低碳经济 宗旨的是 a 发展水电 开发新能源 如核能 太阳能 风能等 减少对矿物能源的依赖b 限制化学发展 关停化工企业 消除污染源头c 推广煤的干馏 气化 液化技术 提供清洁 高效燃料和基础化工原料 挖掘使用价值d 推广利用微生物发酵技术 将植物桔杆 动物粪便等制成沼气以替代液化石油气 解释 发展水电 开发新能源 减少对矿物能源的依赖 利用技术手段提高化工原料的使用价值 利用微生物发酵技术等都符合 促进低碳经济 的宗旨 acd正确 促进低碳经济不意味着不发展化工生产 b错 迁移训练2 氢能是一种既高效又干净的新能源 发展前景良好 用氢做能源的燃料电池汽车备受青睐 我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车 超越三号 已达到世界先进水平 并加快向产业化的目标迈进 氢能具有的优点包括 原料来源广 易燃烧 热值高 贮存方便 制备工艺廉价易行a b c d 解释 地球上水是多的 但是用水得到氢气的制备工艺并不是廉价易行 能源问题是高考考查的一个热点 开发利用新能源 清洁能源是绝大多数同学都熟知的内容 进一步考查这方面的知识是高考的一个明显趋势 水是广泛的氢来源 但是氢气贮存不方便 制备时候要消耗大量能源 1 下列对城市废弃物中生物质能利用不合理的是 a 把废弃物运到乡下找个地方填埋掉b 对废弃物进行处理后焚烧 利用产生的热能供暖和发电c 把废弃物进行生物化学转换获取ch4d 让废弃物在一定条件下发生化学反应 产生热值较高的可燃性气体 a 解释 现代社会倡导低碳经济 倡导提高物质的利用率 对于废弃物 可以进行焚烧处理 用于供暖和发电 也可以利用微生物技术转化成沼气即ch4或其他热值较高的可燃性气体 bcd正确 如果直接将废弃物掩埋降低了利用率 同时可能改变土壤结构 a错 2 下列过程中的能量转化 属于太阳能转化为生物质能的是 a 石油燃烧b 植物的光合作用c 核电站发电d 太阳能电池供电 解释 石油燃烧属于化石燃料的利用 把化学能转化为热能 植物的光合作用是利用太阳能的最成功形式 将太阳能转化为生物质能 核电站发电是核能利用 将核能转化为电能 太阳能电池供电是太阳能转化为电能 b 3 2010 上海 下列做法不能体现低碳生活的是 a 减少食物加工过程b 注意节约用电c 尽量购买本地的 当季的食物d 大量使用薪柴为燃料 c 4 火箭推进器中盛有强还原剂液态肼 n2h4 和强氧化剂液态双氧水 当它们混合反应时 即产生水蒸气和氮气 并放出大量的热 已知0 4mol液态肼与足量液态双氧水反应 生成氮气和水蒸气 放出256 65kj的热量 1 写出该反应的热化学方程式 n2h4 l 2h2o2 l