資源簡介

(共24張PPT)
11.2 化學(xué)與能源
一、化學(xué)觀念
知道化石能源的現(xiàn)狀及開發(fā)新能源的必要性；理解氫能作為清潔能源的優(yōu)勢及面臨的問題，認(rèn)識(shí)化學(xué)電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
二、科學(xué)思維
通過對不同能源特點(diǎn)及能量轉(zhuǎn)化原理的分析，培養(yǎng)邏輯思維和歸納總結(jié)能力；基于氫能制取、儲(chǔ)存等問題的探討，提升創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力。
三、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
體會(huì)化學(xué)在能源開發(fā)中的重要作用，增強(qiáng)對化學(xué)學(xué)科的認(rèn)同感和責(zé)任感；關(guān)注能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)問題，樹立可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)。
核心素養(yǎng)目標(biāo)
重點(diǎn)：
1. 常見新能源特點(diǎn)與利用，開發(fā)新能源意義
2. 氫能優(yōu)勢、制取儲(chǔ)存挑戰(zhàn)
3. 化學(xué)電池工作原理，實(shí)驗(yàn)探究能量轉(zhuǎn)化
難點(diǎn)：
1. 新能源（氫能）開發(fā)利用化學(xué)原理
2. 理解化學(xué)電池中化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的原理
學(xué)習(xí)重難點(diǎn)
01 能源
1. 能源的現(xiàn)狀
現(xiàn)狀
化石燃料正面臨著日益枯竭的危機(jī)，且化石燃料的使用還會(huì)導(dǎo)致碳排放量的增加
目前人類利用最多的能源是煤、石油、天然氣等化石燃料
開發(fā)利用清潔而又高效的新能源迫在眉睫
2. 解決能源問題的方法
（1）提升能源效率:
改進(jìn)工業(yè)、交通、建筑和家庭的能源使用方式，采用節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，減少能源浪費(fèi)；
（2）積極開發(fā)新能源:
投資并推廣太陽能、風(fēng)能、水能和生物能源等，減少對化石燃料的依賴，政府可以提供激勵(lì)措施。
3. 開發(fā)新能源
常見的新能源：太陽能、核能、風(fēng)能、水能和潮汐能等。
太陽能的利用
水能的利用
風(fēng)能的利用
核能的利用
02 清潔高效的氫能
觀察思考11-1 認(rèn)識(shí)氫氣燃料
北京 2022 年冬奧會(huì)火炬“飛揚(yáng)”是冬奧會(huì)重要
的形象元素之一，其中一個(gè)科技亮點(diǎn)是采用氫氣
作為燃料。根據(jù)你所知道的有關(guān)氫氣的知識(shí)，就
氫氣用作燃料的優(yōu)點(diǎn)與同學(xué)進(jìn)行討論、交流：
1. 氫氣燃燒產(chǎn)生的熱量； 2. 氫氣燃燒的產(chǎn)物；
3. 制取氫氣的原料； 4. ……
1. 認(rèn)識(shí)氫氣燃料
優(yōu)點(diǎn)
燃燒后又生成水，不污染環(huán)境
氫氣燃燒的熱值比化石燃料高很多
氫氣可由水制得，原料來源廣泛
缺點(diǎn)
氫氣的生產(chǎn)過程需要消耗大量的電能，生產(chǎn)成本高
儲(chǔ)存和運(yùn)輸困難
2. 理想的氫能源循環(huán)體系
化學(xué)家正在積極研究如何以低廉的成本制取大量的氫氣。其中，尋找合適的光分解催化劑，使水在太陽光的照射下分解產(chǎn)生氫氣，
是最理想的制氫方法。
多識(shí)一點(diǎn)——?dú)錃獾膬?chǔ)存
由于氫氣是一種易燃易爆的氣體，難液化，儲(chǔ)存和運(yùn)輸既不方便也不安全，如何安全儲(chǔ)存氫氣是氫能開發(fā)研究的又一關(guān)鍵問題。目前，人們發(fā)現(xiàn)某些合金如 Ti-Fe、Ti-Mn、La-Ni 等都具有吸收氫氣的能力，其中 La-Ni 儲(chǔ)氫合金在常溫、0.152 MPa下就可釋放出氫，已用于氫能汽車和燃料電池中氫的儲(chǔ)存。新型儲(chǔ)氫合金材料的研制和應(yīng)用對氫能開發(fā)具有重要的意義。
03 應(yīng)用廣泛的化學(xué)電池
活動(dòng)探究11-1 化學(xué)反應(yīng)能否產(chǎn)生電能
實(shí)驗(yàn)步驟 圖示 現(xiàn)象及結(jié)論
（1）觀察干電池的刨面圖
觀察到有碳棒、鋅皮、炭黑等物質(zhì)。碳棒正極傳導(dǎo)電流，鋅皮負(fù)極產(chǎn)生電子，鋅皮逐漸被消耗，MnO2 參與電極反應(yīng)，NH4Cl 作為電解質(zhì)，炭黑可提高電極導(dǎo)電性
活動(dòng)探究11-1 化學(xué)反應(yīng)能否產(chǎn)生電能
實(shí)驗(yàn)步驟 圖示 現(xiàn)象及結(jié)論
（2）把一塊鋅片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的燒杯里
鋅片表面有氣泡產(chǎn)生，碳棒表面無變化，說明鋅與稀硫
酸發(fā)生反應(yīng)，碳與稀硫酸不反應(yīng)
活動(dòng)探究11-1 化學(xué)反應(yīng)能否產(chǎn)生電能
實(shí)驗(yàn)步驟 圖示 現(xiàn)象及結(jié)論
（3）用導(dǎo)線將上述實(shí)驗(yàn)中的鋅片和碳棒連接起來，并在導(dǎo)線中 間連接一只靈敏電流計(jì)
碳棒表面產(chǎn)生氣泡，鋅片表面無氣泡，但不斷溶解，說明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說明化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
2. 化學(xué)電池
（1）定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
（2）優(yōu)點(diǎn)：體積小、電容量大、移動(dòng)方便等。
（3）應(yīng)用：日常生活和生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的化學(xué)能源。
（4）舉例：手機(jī)中的鋰電池、遙控器中的鋅錳干電池、電動(dòng)汽車中的蓄電池等。
3. 電池對環(huán)境的影響
廢舊電池的危害主要集中在重金屬上，如汞、鉛、鎘。這些物質(zhì)泄漏出來進(jìn)入水或土壤，就會(huì)通過各種途徑進(jìn)入人體的食物鏈，最終帶來危害。因此務(wù)必要正確使用電池，并妥善回收。
總結(jié)歸納
隨堂練習(xí)
1. 開發(fā)和利用新能源是國家能源戰(zhàn)略發(fā)展的方向。下列不屬于新能源的是（ ）
A. 石油 B. 核能 C. 太陽能 D. 風(fēng)能
A
隨堂練習(xí)
2. 如圖所示，科學(xué)家提出一種最經(jīng)濟(jì)、最理想的獲得氫能源的循環(huán)體系，下列說法不正確的是（ ）
A. 氫氣作燃料的優(yōu)點(diǎn)是燃燒的熱值高，產(chǎn)物無污染
B. 在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng)：
C. 燃料電池可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D. 光照條件下分解水，亟待解決的問題之一是尋找合
適的催化劑
B
隨堂練習(xí)
3. 下列關(guān)于能源的說法不正確的是（ ）
A. 氫氣是21世紀(jì)的理想能源
B. 科技發(fā)展可促進(jìn)能源的開發(fā)利用
C. 煤、石油和天然氣都屬于可再生能源
D. 能源結(jié)構(gòu)向多元、清潔和低碳方向轉(zhuǎn)型
C
隨堂練習(xí)
4. 下列關(guān)于化學(xué)電池的說法中，不正確的是( )
A. 化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置
B. 化學(xué)能還可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能等
C. 化學(xué)電池體積小、電容量大、移動(dòng)方便
D. 廢舊電池可以隨意丟棄
D
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