高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第4单元 太阳能、生物质能和氢能的利用导学案 苏教版必修

1、第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用【目标导航】1.通过交流与讨论，认识太阳能、生物质能、氢能利用的现状。2.通过对氢能开发与利用的讨论，认识开发、利用高能洁净能源的重要性和迫切性。【自主学习】一、太阳能的利用能源是人类生活和社会发展的基础，地球上最基本的能源是_。1直接利用太阳能以_和_的形式传送到地面，人们可以直接利用太阳_获得光和热。2植物的光合作用在太阳光的作用下，绿色植物把光能转化为_能。化学方程式是_。3间接利用(1)化石燃料_、_、煤所蕴藏的能量就是远古生物吸收利用的_。(2)动物摄入体内的淀粉、纤维素是间接利用太阳能。淀粉在动物体内水解的方程式：_；葡萄糖氧化的热化学方程式：_

2、。4目前，科学家正在研究利用太阳能分解水获得_的方法。议一议1. 什么是化石燃料？燃烧化石燃料有何利弊？2. 大自然是如何利用太阳能的？3直接利用太阳能的方式有哪些？二、生物质能的利用生物质能来源于_及其_所贮存的能量。1直接燃烧用纤维素代表植物枝叶的主要成分，燃烧反应：_。2生物化学转换用含糖类、淀粉较多的农作物，制乙醇的反应方程式： _。制得的乙醇可作为燃料。3热化学转换使生物质能在一定条件下转换为热值较高的_。议一议生物质能的来源是什么？包括哪些物质？怎样利用这些生物质能？三、氢能的开发与利用氢能的产生方法原料主要反应缺点或优点水煤气法天然气、石油和煤CH4H2O(g)_；CH2O(g)

3、 _电解水法水2H2O_光解法水2H2O2H2O2资源可再生，对环境无污染光解法有两种：一是使用催化剂，利用太阳能分解水；二是利用蓝绿藻等低等植物和_在阳光作用下使水分解产生氢气。议一议1氢能为什么被人们看做最理想的“绿色能源”？2有多少种氢能的开发方式？这些方式有哪些优点和缺点？3举例说明氢能的利用有哪些途径？【难点突破】1能量之间的转化2新能源的开发(1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源。 (2)新能源包括太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。3

4、氢能的产生与利用途径 关键提醒开发利用氢能应注意两个问题。(1)解决廉价制氢的问题：采用在光分解催化剂存在下，利用太阳能分解水制氢气；利用蓝绿藻等低等植物或微生物在阳光作用下使水分解产生氢气。(2)解决氢气的贮存和运输问题：利用贮氢合金。例科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为NaHCO3H2HCOONaH2O。下列有关说法正确的是()A储氢、释氢过程均无能量变化B储氢过程中，NaHCO3被氧化CNaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键 D释氢过程中，每消耗1 mol H2O放出2.24 L的H2解题反思理解化学反应中能量的转化，掌握氧化还原的实质，知道物质的种类及组成

5、微粒间的作用是解题的关键。变式训练人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是()A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D催化剂b表面的反应是CO2 2H2e=HCOOH 解题反思根据电子、离子的移动方向判断出电池的正、负极即可解题。【当堂过关】1煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是()A可再生能源，取之不尽用之不竭B不可再生能源，用一点少一点C均来自太阳辐射的能量D均为污染环境的能源2下列给出的能源中，不能作为新能源的是(

6、)A太阳能 B无烟煤C燃料电池 D氢能3生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，它一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说法不正确的是()A农村通过杂草和动物的粪便发酵制沼气，沼气的主要成分是甲烷B推广使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生C氢能可以通过电解海水获得，可大量推广使用D开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展4据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2O2H2O2。下列说法正确的是()水的分解反应是放热反应氢气是一次能源使用氢气作燃料有助于控制温室效应若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成

7、甲醇储存起来，可以改善生存环境A BC D5为防止大气污染、节约燃料、缓解能源危机，专家指出，对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能最终转化为()A生物能 B化学能C热能 D电能 6近年来某市政府率先在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著进展。走上街头你会发现不少公交车和出租车上有“CNG”的标志，代表它们是以天然气作为燃料的汽车。(1)天然气是植物残体在隔绝空气的条件下，经过微生物的发酵作用而生成的，因此天然气中所贮藏的化学能最终来自于_。(2)天然气的主要成分是_。(3)天然气的主要成分是一种很好的燃料。已知4 g该主要成分完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出

8、222.5 kJ的热量，则上述成分燃烧的热化学方程式为_。学案答案精析第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用自主学习一、太阳能1光热辐射2化学3(1)石油天然气太阳能(2)(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6C6H12O6(s)6O2(g)6H2O(l)6CO2(g)H2 804 kJmol14氢气议一议1煤、石油、天然气属于化石燃料，是由远古生物被埋在地下经历几百万年演变而来的，主要由碳、氢元素组成，还含有少量硫、磷、氮等元素。好处：开采方便、利用方便，可直接燃烧等。弊端：不可再生资源，越用越少，能源利用率低，单位产值能耗高，污染环境。2植物的光合作用，在阳光照射下，植物体内的叶绿素把

9、水、二氧化碳转化为葡萄糖，进一步生成淀粉、纤维素，实现光能到化学能的转化。3直接利用太阳辐射能。主要方式有：光热转换，如太阳能热水器等；光电转换，如太阳能电池等；光化学能转换；光生物质能转换。二、植物加工产品1(C6H10O5)n6nO26nCO25nH2O2(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6、C6H12O62C2H5OH2CO23可燃气体议一议 生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。包括：农业废弃物(秸秆、枝叶等)、水生植物、油料植物、有机废弃物、动物粪便等。利用：直接燃烧、转化为化学能(如制成沼气)、热化学转换(在汽化炉内与水、空气反应生成燃气)。三、(从左到右，从上到下)

10、CO3H2COH2原料不可再生2H2O2消耗大量能量微生物议一议1因为氢能具有三大优点：(1)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；(2)制取氢气的原料是水，资源不受限制；(3)无污染：氢气的燃烧产物是水，不污染环境。2目前人类制取氢气的方法有：(1)以天然气、石油和煤为原料，在高温下与水蒸气反应或用部分氧化法制氢气。此法消耗大量不可再生的能源。(2)电解水制氢气。该方法制备氢气的条件比较简单，对环境也不会造成污染，但用该方法来制备氢气需要消耗大量的电能，生产成本太高。(3)在光分解催化剂存在下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气；利用蓝绿藻等低等植物和微生物

11、在阳光作用下使水分解产生氢气。3(1)氢气燃烧放热(如以液态氢作为火箭的燃料)；(2)用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池；(3)利用氢的热核反应释放的核能(如氢弹)。难点突破例C储氢、释氢过程均存在能量变化，A不正确；储氢过程中，NaHCO3被H2还原，B不正确；NaHCO3中Na与HCO之间存在离子键，HCO中存在共价键，HCOONa中Na与HCOO之间存在离子键，HCOO中存在共价键，C项正确；释氢过程中，每消耗1 mol H2O放出1 mol H2，但没说明状态，无法知道其体积，D项不正确。变式训练C由CO2和HCOOH中碳元素的化合价变化可知，CO2应该在正极放电形成HCOOH，由图示装置电子移动的方向可确定b为正极，a为负极。催化剂a表面：2H2O4e=4HO2，所以答案选C。当堂过关1C2.B3.C4C中水的分解反应是吸热反应；中在自然界中氢气无法直接取得，是二次能源；中氢气的燃烧产物是水，化石燃料燃烧会产生二氧化碳，所以氢气作燃料有助于控制温室效应；中生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇，