【专题二】(四)太阳能、生物质能和氢能的利用.ppt

1、第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用,目标大浏览,知识与技能目标 简单了解太阳能、生物质能、氢能的利用现状。 过程与方法目标 通过查资料、上网等多种手段更多地了解太阳能、生物质能和氢能，培养学生科学探究精神。 情感、态度与价值观 认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和迫切性。,要点大思考,1.大自然利用太阳能最成功的是_，在太阳光的作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为_，进而生成_，把_能转化为_能。方程式为_。 动物体内的淀粉、纤维素在_的作用下，与_反应分解为_，最后氧化为_和_，又释放出热量。 2.生物质能来源于_能量。生物质能包括_等。生物质能的利用主要有以下几种方式： （1

2、）_ _； （2）_ _； （3）_； （4）_ _。 3.氢能利用的途径 （1）_； （2）_； （3）_。,植物的光合作用,葡萄糖,淀粉、纤维素,光,化学,6H2O+6CO2=C6H12O6+6O2,酶,水,葡萄糖,CO2,H2O,植物及其加工产品所储存的,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,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,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,用油料植物所产生的生物油,把生物质压制成成型状燃料（如块型、棒型燃料

3、），以便集中利用和 提高热效率,燃料燃烧放热,火箭燃料,氢氧燃料电池,学点大清仓,交流研讨,学点1 太阳能的利用,问题1：太阳能的开发和利用是最为引人注目的。据估计，太阳辐射到地球表面的 能量是目前世界能量消费的1万多倍。如何利用这些能量，是人类特别是科学家们 十分关心的问题。你知道目前利用太阳能有哪些方法吗？,太阳能的利用形式主要有两种：一是热能的直接利用，如利用镜面或反射槽将太阳 光聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动汽轮机组发电。二是利用小型 太阳能装置为房屋采暖供热，现已大量使用。,归纳总结:,1.太阳能利用形式概括,2.太阳能的利用方式 直接利用太阳辐射能，基本上有下列四种方

4、式：,（1）光热转换 这是目前技术最为成熟、成本最为低廉、应用最为广泛的形式。其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如地膜、大棚、温室等。 目前使用较多的一种形式是太阳能热水器，另一种形式是聚焦型集热器，如反射式太阳灶、高温太阳炉等。,（2）光电转换 太阳能的大规模利用主要是用于发电，发电方式有两种：一种是光热转换方式，另一种是光电转换方式。 光热电转换方式的基本原理是利用太阳辐射热发电，一般是由太阳能集热器发电，由太阳能集热器将吸收的热能转换为蒸汽，再驱动汽轮机发电，后一过程与火力发电一样。太阳能的光热电转换的缺点是效率低，成本高，至少比普通火电站贵510倍。 光电直接转换方式的基本

5、原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能。光电转换的基本装置就是太阳能电池，它适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站等方面，尤其可以在分散的边远山区、高山荒漠、海岛和农村使用，以节省一些造价很贵的输线电路。,（3）光化学能转换 20世纪90年代，我国一些农场农村地区，把装在密闭包装袋里的Na2SO410H2O晶体，白天放在阳光下暴晒，当温度达到25 时，Na2SO410H2O晶体先失水，溶解吸热，夜里硫酸钠溶液结晶，重新析出水合晶体，释放热量，用于取暖。这是利用太阳能的一种简易方法。,现在，人们已能利用太阳辐射能和催化剂使水分解（光解水）制得氢气。氢气是 二级能源，用途很广

6、，既可以作为燃料，又是化工原料。氢气可以用于合成天然 气、石油。这是一种很有前途的光化学能转换方式。水在地球上的储量是极为 丰富的，利用太阳能从水制氢气是一种很有吸引力的途径，它也能从根本上改善 目前人类利用能源的状况。,（4）光生物质能转换 主要是通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射能转化为生物质能。光生物质能转换的本质也是光化学能的转换。,学点2 生物质能的利用,交流研讨,问题2：生物质能有哪些？在实际生活中有哪些应用？,（1）生物质能是最安全、最稳定的能源，通过一系列转换技术，可以生产出不同 品种的能源，如固化和炭化可以生产固体燃料，气化可以生产气体燃料，液化和植 物油可以获得液体燃

7、料，如果需要还可以生产电力等等。,（2）生物质能转换技术主要包括：沼气、气化、液化、碳化、乙醇发酵和固化成型等，这些技术大部分在过去的20年中取得了相当大的进展。直接燃烧，家庭使用的薪柴和木炭，薪柴至今仍为许多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求，不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减。生物化学转换，农村沼气池的填料主要是猪粪、秸秆、污泥、水等。当然，人的粪便、牛粪、鸡粪等都是很好的发酵料。将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧条件下，经过沼气细菌的作用，生成沼气。沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳。建造沼气池，不仅能有效地利用生物质能，还能为农业生产提供

8、优良的肥料。热化学转化，使生物质能在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。如利用木炭制造水煤气，并带动蒸汽机作动力，甚至在中国抗日战争的困难时期，因为石油缺乏，还以这种煤气开汽车，即叫做“木炭车”，这种技术的基本原理是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生一氧化碳，即煤气。,归纳总结:,1.生物质能概念：生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。生物质包括 农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油料植物、城市及工业有机废 弃物、动物粪便等。,2.生物质能应用 直接燃烧 植物枝叶燃烧可表示为（C6H10O5）n+6nO2 6nCO2+5nH2O 生物化学转换 将植物的秸秆

9、、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧条件下，经沼气细菌的作用，生成沼气。沼气的主要成分是CH4，还含有CO2和少量H2S、PH3等。沼气也是应用十分广泛的气体燃料，在我国农村推广建造沼气池，不仅有效地利用生物质能，还能为农业生产提供优良的肥料。 用含糖类、淀粉较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，在催化剂存在下、经水解和细菌发酵，可以制成乙醇。乙醇可以直接作为燃料，也可以和汽油混合，做发动机燃料 （C6H10O5）n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 热化学转换 使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。例如，炉内加热固体生物质，同时

10、通入空气或水蒸气，或者隔绝空气高温加热生物发生复杂的化学反应产生可燃气体。,学点3 氢能的开发与利用,交流研讨,问题3：什么是氢能？有哪些优点？,氢能系统包括制氢、储氢、氢的应用三个方面，规模制氢和储氢是氢能研究和开发的两个重要领域。 微生物制氢是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成本低并可与治理环境污染相结合等优点。,归纳总结:,1.制备 （1）利用2H2O 2H2+O2，但消耗大量电能； （2）利用2H2O 2H2+O2，节约电能； （3）利用蓝绿藻低等植物和微生物在阳光作用下释放出氢气。 2.优点 （1）产物是H2O，不会污染环境。（2）来源丰富

11、。（3）热效率高，由 H2（g）+O2（g）=H2O（l）H=-285.85 kJmol-1可知燃烧1 g H2可放出142.925 kJ的热量，是燃烧等质量的汽油放热的3倍。（4）H2使用方便。,题型一 各种能源的开发利用 【例1】下列属于直接利用太阳辐射能的方式是 ( ) 光热转换 光电转换 光化学能转换 光生物质能转换 A. B. C. D.,D,【解析】太阳能利用的主要途径有光热转换、光电转换、光化学能转换、 光生物质能转换。,1.下列对于城市废弃物中生物质能的利用不合理的是 ( ) A.把废弃物拉到乡下找个地方埋掉 B.对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供热和发电 C.把废弃物进

12、行生物化学转化获取甲烷 D.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,对应训练,A,【解析】生物质能利用主要有以下方式：（1）直接燃烧，（2）生物化学能转换， （3）热化学能转换。埋掉既造成能源浪费，又能造成污染，因此A项错。,题型二 能源的综合利用 【例2】城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水（蒸气）反应制得，故又称水煤气。 （1）试写出制取煤气的主要化学反应方程式： _。 （2）液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为 C3H8（g）+5O2（g）=3CO2(g)+4H2O(l) H=-2220.0

13、kJmol-1 已知CO气体燃烧的热化学方程式为 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=-282.57 kJmol-1 试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为_。 （3）已知氢气燃烧的热化学方程式为 2H2（g）+O2（g）= 2H2O（l） H=-571.6 kJmol-1 试比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为_。 （4）氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是 _。,C+H2O（g） CO+H2,7.86:1,2.83:1,来源丰富，无污染，可再生,【解析】水煤气的主要成分是CO和H2，高温下用碳和水蒸气反应制取。1 mol C3H8 反

14、应放热2220 kJ，1 mol CO完全燃烧放热282.57 kJ，因此产生的热量比值约为 2220:282.57=7.86:1，同理，等质量的H2和丙烷燃烧产生的热量比值约为2.83:1。,2.能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题： （1）我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是 （ ） A.煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用 B.煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料合算 C.煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重 D.通过清洁技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率 （2）乌克兰科学家用铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是 _。,A、C、D,使煤油油滴变为油雾，增大与氧化剂的接触面积，使煤油充分燃烧,（3）乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，制取乙醇的两步化学方程式是 _； 1.0 g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367 kJ热量，表示乙醇燃烧的化学方程式为_。 （4）一些科学家对以