九年级化学下册第九章化学与社会发展第1节能源的综合利用同课异构课件2沪教版.ppt

1、第1节 能源的综合利用 沪教版 九年级下册,人类社会需要充足的能源、丰富的材料、良好的环境，而能源、材料、环境这三个领域的研究都离不开化学。化学有助于人类解决能源危机；化学为人类提供更丰富的材料；化学能保护和改善人类赖以生存的环境。,新课导入,能源：能为人类提供所需能量的资源,我国首台自动跟踪太阳能高效发电站在泉城济南省科技馆门前安装完成。,太阳能路灯,太阳能热水器,利用风能和太阳能的自亮街灯,风力发电,风能,温泉,西藏羊八井地热发电站,地热能,西藏利用地热发电,温泉,大亚湾核电站,电能,氢动三号亮相长城,化石燃料：是我们生产、生活的主要能源。,煤,石油,几种能源及分类,太阳能 氢能 核能 电

2、能 化石燃料（煤、石油、天然气）,常规能源,新能源,可再生能源,不可再生能源,电能 化石燃料（煤、石油、天然气）,太阳能 氢能 核能,太阳能 风能 地热能,核能 化石燃料（煤、石油、天然气） 可燃冰,常规能源：即传统能源，已经大规模生产和广泛利用的能源。新能源：以新技术为基础，系统开发的能源。,常见的能源,太阳能、化石能源、水能、风能、核能（原子能）、氢能 潮汐能：海水潮流运动的能量 海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、温差能 地热能：地球内部释放到地表的能量 生物质：燃烧植物体放出热能,看到这些信息，你有什么感想 ？,下表是我国化石燃料储量及年产量,63.1年,92.4年,20.4年,问题:这些

3、对你有什么启示？解决能源危机的方法有哪些？,解决能源危机的一般方法,开发新能源。如：核能、太阳能、氢能等。 提高能量转化率，降低能耗。 研制、使用节能产品。,由“energy”的第一个字母“e”构成一个圆形图案，中间包含了一个变形的汉字“节”，寓意为节能。缺口的外圆又构成“CHINA”的第一字母“C”，“节”的上半部简化成一段古长城的形状，与下半部构成一个峰火台的图案一起，象征着中国。“节”的下半部又是“能”的汉语拼音第一字母“N”。整体图案为蓝色，象征着人类通过节能活动还天空和海洋于蓝色。,中国节能标志,你们在日常生活中如何节能？,讨论: 节能标志的含义,石油,煤,天然气,一、化石燃料,C(

4、H、O、N、S),C、H,CH4,煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料(又叫矿物燃料)，化石燃料是重要的燃料和重要的能源。,推进新课,煤黑色金子煤的形成：煤主要是由古代植物在地下隔绝空气的条件下，经过长期的一系列复杂的化学变化和生物变化，而形成的一种由有机物和无机物所组成的复杂的固态混合物。煤的主要成分是碳，还含有氢、氧及硫、磷等48种元素。,煤,如果把烟煤隔绝空气加强热煤可以分解成,焦碳,煤焦油,焦炉煤气,这种煤的处理方法称为煤的干馏或炼焦,这可是化学变化,是冶金工业的重要原料,是化工生产的重要原料,是重要的燃料,在特殊设备里，在高温下能生成煤气,煤气是一种经济方便、清洁卫生燃烧效率

5、很高的燃料,煤有实用价值的综合利用主要有煤的干馏、气化和液化(均为化学变化）。煤最主要的应用是直接作为燃料。,煤：工业的粮食,2012年9月2日江西安源煤矿瓦斯大爆炸事故,煤矿的矿井中常因含有甲烷、煤尘等物质而发生瓦斯爆炸，造成人员伤亡。你认为煤矿应采取哪些安全措施？,严禁烟火，注意通风,思考,石油的形成：石油是由古代动、植物遗体在地壳内部高温、高压条件下经过非常复杂的化学变化而形成的各种烷烃、环烷烃和芳烃组成的液态混合物。其主要成分是多种碳、氢元素组成的有机化合物，同时含少量硫、氧、氮等元素。石油（原油）经过分馏可得到系列产品，如溶剂油、汽油、柴油、润滑油等。,石油气,汽 油,煤 油,柴 油

6、,润滑油,石 蜡,沥 青,石油分馏示意图,石油的综合利用,是物理变化,原油,石油、天然气,经精加工能得到5000多种化工原料,石油是重要的化工原料,辛烷值常用来衡量汽油的抗震程度，把抗震性较好的异辛烷(2，2，4一三甲基戊烷)的辛烷值定为l00，爆震性极强的正庚烷的辛烷值定为零，把汽油的抗震性和这两种烃的不同比例的混合物进行比较，就可以得到该汽油的相对辛烷值。为了提高汽油的辛烷值，过去广泛使用的一种入法是在汽油中添加少量抗震剂四乙基铅；现在为了提高汽油的辛烷值，一般采用甲基叔丁基醚CH3OC(CH3)3 ，又名MTBE 作为高辛烷值组分。目前，我国使用的车用汽油标号就是按照汽油的辛烷值大小划分

7、的，例如90号汽油表示该汽油的辛烷值不低于90。,汽油和汽油的标号,天然气：主要成份是（CH4）甲烷，俗称沼气天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。尽管天然气是无色无味的，然而在送到最终用户之前，还要用硫醇来给天然气添加气味，以助于泄漏检测。天然气不像一氧化碳那样具有毒性，它本质上是对人体无害的。,完全燃烧：CH+2O=CO+2HO（反应条件为点燃）,天然气是较为安全的燃气之

8、一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。因此，不能把天然气当做新能源。,我国提出“西气东输”工程,西气东输：该工程将天然气从新疆塔里木输送到上海西郊，输气管道全长4200多千米，横跨9个省、市、自治区，这一工程完成后，我国东部沿海地区就可以用天然

9、气作为主要燃料。,天然气储罐,海上天然气田,西气东输工程的管道施工现场,西气东输跨越黄河,西气东输工程输气运行全线贯通,可燃冰,可燃冰的发现“冰”怎么会“燃烧”？但在自然界中确实存在这种能够燃烧的“冰”。可燃冰最初被发现，并不是在海底。早在20世纪30年代，工程技术人员就发现，一些输气管经常会被奇怪的冰块堵塞。化学家对这些冰块进行分析后得知，这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。当时，这些甲烷水合物被视为一种麻烦，而不是一种新型的能源。,后来的实验证明，1立方米这种可燃冰燃烧，相当于164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算，在地壳浅部，可燃冰储层中所含的有机碳总量，大约是全球石油、天然气

10、和煤等化石燃料含碳量的两倍。有专家认为，水合甲烷这种新型能源一旦得到开采，将使人类的燃料 使用史延长几个世纪。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有5060年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望。,据了解，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，据测算，中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。科学家估计，海

11、底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。,硫元素,SO2,CO,炭黑,CO2,热污染,化石燃料的危害,1、全球气候的变化：,温室效应是指由于全球二氧化碳等气体的排放量不断增加，导致地球平均气温不断上升的现象。原来，二氧化碳等气体就像温室中的玻璃顶棚一样，既能使太阳光顺畅地透射到大地，又能截留和吸收地表放散出的热量，这就势必导致大气温度升高，全球气候变暖。,太阳光,CO2,燃料中的碳燃烧后转变为二氧化碳气体进入大气，使大气中二氧化碳的浓度增大，从而导致温室效应,2、热污染,火力发电站发电剩

12、下的“余热”被排放到河流、湖泊或海洋，使局部区域的水温上升，严重时会导致鱼类等水生生物大量死亡。,3、大气污染,在化石燃料中一般都含有相当数量的硫，燃烧时会释放出二氧化硫；化石燃料不完全燃烧时还会向大气排放大量的一氧化碳；煤炭燃烧时，向大气中排放大量的粉尘,大气污染物进入人体呼吸道产生不适、呼吸器官障碍、支气管哮喘、肺癌等病症，甚至造成急、慢性中毒或死亡等现象,酸雨对树木的危害,大气的污染还会造成很多方面的危害，请同学们回去收集资料。,火力发电厂发电中能量转化：,化石燃料 化学能,热能,机械能,电能,为什么化石燃料的转化率低？我们以火力发电厂发电为例。,燃烧化石燃料存在较多问题，如：浪费自然资

13、源、产生大气污染、能量转化效率低等。,你现在知道为什么化石燃料的转化率低的原因了吗？,那么生活中有没有能量转化率较高的装置？,化学电源 是一种将化学能直接转化成电能的装置。,生活生产中常见电池,你知道这些电池工作时，能量是如何转化的？,三、化学电池,1、化学能电能,2、与化石燃料相比的优点,（1）节约资源 （2）减少污染（金属污染） （3）能源转化效率高,燃料电池（以H2、CO、CH4为燃料）,连接锌片与负极、铜片与正极,观察到什么现象？,说明什么？,实验中能量是如何转化的？,下面我们通过实验来直观感知化学电源中能量的转化,电流表指针发生偏转 一段时间后，溶液逐渐变为无色,Zn + CuSO4

14、 = Cu + ZnSO4,烧杯中发生了化学变化，产生电流,化学能直接转化为电能,提高能量的转化效率，减少大气污染,因为不同的需要，电池有多种类型和型号，你知道哪几类电池，分别有什么用途呢？,谈一谈,电池,干电池,1800年伏打首先制成了伏打电池。1836年英国化学家发明了古典原电池。1865年法国化学家勒克朗斯发明了第个干电池，现代的干电池不过是其改进。,钮扣式电池中常见的为银锌电池。银锌电池体积小、重量轻，可大电流放电，放电电压平稳，工作电压是1.6伏，广泛应用于对体积和重量有严格要求的场合，但价格昂贵。,蓄电池,蓄电池也称二次电池，是指放电后能充电复原继续使用的化学电池。,发展中的新型电

15、池,1、氢镍电池,氢镍电池是新型的蓄电池，其正极为氧化镍，负极为氢电极（其内部气体压力可达4MP）。它的工作状态可划分为3种：正常工作状态、过充电状态和过放电状态。,氢镍电池的的突出优点是循环寿命长，1977年起在地球同步轨道条件下寿命超过10年。此外，它承受过充电和过放电的能力很强。但其成本较高，电池放电速度较大，以及有爆炸的可能性。尽管如此，氢镍电池的前景十分乐观，最终将在航天领域内全面取代镉镍电池。,2、锂电池,锂是自然界电池最轻的金属元素，同时它又具有最低的电负性（-3.045V）。所以选择适当的正极与之匹配，可以获得较高的电动势，具有最高的比能量，所谓比能量，即单位重量电极物质所能放

16、出的能量。由于锂遇水会发生剧烈反应，所以应选用非水电解质溶液。日本三洋公司首先推出Li/MnO2电池。,锂电池的优异性能是：比能量高，使用温度范围广，放电电压平坦。以固体电解质制成的锂电池，体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间下降缓慢，电池寿命长，特别适用于心脏起搏器的电源。主要缺点是：但在短路或某些重负荷下，有发生爆炸的可能性。,3、燃料电池,所谓燃料电池，是通过电化学过程将反应物（燃料）中的化学能直接转化成电能的电池装置。燃料电池的基本组成是电极、电解质、燃料和氧化剂。工作时，燃料和氧化剂不间断地分别输送到电池的两个电极上，确保电池连续稳定工作。,燃料电池适用于航空事业，一则燃料电池有很高

17、的比能量，可降低向太空的发射费用。二则燃料电池的产物是水，经处理后可供宇航员饮用，更可减少携带重量。,使用电池虽然能减少大气污染和提高能量的转化效率，但废旧电池能否随意丢弃？为什么？,随意丢弃废旧电池会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染。,交流讨论,一粒钮扣电池可污染60万升水，相当于一个中型游泳池；等于一个人一生的饮水量。一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值，可以使一个原本清澈见底的小池塘受到难以恢复的污染。目前，全国几乎每个城市都认识到了废旧电池潜伏的污染危害。但是如何建立起周密的回收网络和如何处理这些“污染小炸弹”，是各地共同的难题。,触目惊心!,你认为应如何处理？,

18、废弃电池处理方法：,好好 学习,化石燃料能量转化率低且污染大气，而化学电源虽提高能量转化率，降低大气污染，但又带来新的环境污染问题。那么，你认为人类理想的能源是什么？为什么？,二、氢能,1）原料来源广,2）氢气完全燃烧放出的热量多；,3）燃烧产物是水,无污染,氢气理想的绿色能源。氢能将成为未来的主要能源,1.优点：,氢气是一种理想的能源，那么如何获得氢气，你有哪些方法？,锌和稀硫酸或稀盐酸反应,电解水,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,2H2O 2H2 + O2 ,太阳能,光分解水,光电转换,电解水,（3）利用太阳能制氢气,以上两种获得氢气的方法中，你认为哪一种在生产、生活中更有发展前景？为

19、什么？,思考讨论,氢气燃烧值为1.43108J/Kg, 在开发氢能时，可用电解水的方法获得H2，已知20KV，500A的电流24h可电解水9t问：（1）电解9t水需要消耗多少电能？ (提示:W=UIT)（2）电解9t水可以获得多少H2？这些氢气完全燃烧可 以获得多少热能？（3）从计算结果中，你得到什么启示？如何在电解水方面做出突破，请说出你的设想。,为什么现在没有普遍推广使用氢能源？,2、大量使用氢能源要解决的问题,（1）、高效的制氢方法； （2）、氢气的存储和运输问题 （3）、安全运输,理想的氢能源循环系统,太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。人类所需能

20、量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。光热电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光热转换，后一过程为热电转换。光电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。,太阳能,1、光合作用,2、直接利用太阳辐射能,二、太阳能,光能,化学能（生物质能）,光能,光热转换（温室、太阳能热水器）,光电转换,人类将迎来一个洁净、高效的明天.,课后作业,1.从教材习题中选取， 2.完成练习册本课时的习题.,目标既定，在学习和实践过程中无论遇到什么困难曲折都不灰心丧气，不轻易改变自己决定的目标，而努力不懈地去学习和奋斗，如此才会有所成就，而达到自己的目的。 吴玉章,