沪教版（2024）九年级下册（2024）第9章 化学与社会可持续发展第2节 能源的综合利用优秀教学作业课件ppt

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1.了解常见能源的种类和特点，如化石能源、新能源等，能准确区分并阐述其优劣。2. 掌握能源转化的基本原理和主要方式，能够分析能源在转化过程中的能量变化。3. 学会评估不同能源利用方案的可行性和可持续性，能提出合理的能源利用建议。
爸爸刷抖音看到一个视频，兴奋的告诉妈妈：“营销号上说荷兰一个车企造出了一个太阳能电车，前机盖和车顶有光能涂料，阳光好的时候可以续航640公里！这要是真的就好了，用车成本大大降低呀！”
新知导入
太阳能板 核能 风能
创设问题情境，引入新课
地热能 电能 化石燃料
交流讨论：图中展示的几种类型的能源中，可再生能源有哪些?不可再生能源有哪些?你还知道的可再生能源有哪些?
交流讨论：可再生能源：太阳能、风能、地热能不可再生能源：核能、电能、 化石燃料再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽，用之不竭的能源，不需要人力参与便会自动再生，是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
模块一 化石燃料的合理使用
煤 石油 天然气
日常生活和工农业生产中大量消耗的煤、石油和天然气等化石燃料，是人类宝贵的自然资源,是不可再生能源。
化石燃料是由被埋入地下的古代生物体,长期在空气不足、高温高压下经过复杂的变化逐步形成的。
煤的形成 石油和天然气的形成
煤 固态混合物 主要含C元素,还含有H、O、N、S等元素石油 液态混合物 主要含C、H元素,还含有O、N、S等元素天然气 气态化合物 含有多种由C、H元素，最主要的成分是甲烷
【实验】观察甲烷的颜色、状态。在导管口点燃甲烷(点燃前须先验纯),在火焰上方罩一个干燥的烧杯。过一会儿观察烧杯内壁上的现象。再迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内加入少量澄清石灰水，振荡。在上述实验中，你观察到了什么现象?推测甲烷燃烧生成了哪些产物。
实验现象:甲烷是无色无味的气体。点燃甲烷时，产生蓝色火焰。干燥的烧杯内壁出现水珠。迅速把烧杯倒转过来，加入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊。实验结论：甲烷具有可燃性,燃烧生成二氧化碳和水;甲烷是由碳元素和氢元素组成的。
注意事项：1.点燃甲烷前要验纯，因为不纯的甲烷点燃时可能发生爆炸(在空气中的爆炸极限为5%~15.4%)。2.烧杯要冷而干燥，若烧杯湿润，则观察不到烧杯内壁有水珠生成。3.观察到烧杯内壁有水珠出现后，要迅速倒转烧杯向烧杯中注入澄清石灰水，防止生成的二氧化碳气体逸出，导致澄清石灰水不变浑浊，无法检验生成的二氧化碳。
【甲烷验纯的方法】收集一试管甲烷气体，集满甲烷的试管用拇指堵住管口，管口朝下，立即移近酒精灯火焰，点燃试管里的甲烷。 点火后，根据声音判断甲烷是否纯净，如果听到的是尖锐的爆鸣声，则表示不纯，必须重新收集进行检验，直至听到“噗”的声音，才表明收集的气体已经纯净，可以使用。
化石燃料既是重要的燃料,也是重要的化工原料,其储量有限,是不可再生资源，必须综合利用。
石油的分馏石油经分馏、炼制等加工过程，可以得到汽油、煤油和柴油等，它们都是由含碳原子数不等的碳氢化合物组成的混合物。不同的燃油有不同的沸点和着火点，是生产和交通运输中的常用燃料。
煤的深加工把煤隔绝空气加强热，可以分解得到焦炭、煤焦油和焦炉煤气等。焦炭是冶金工业的重要原料;煤焦油中含有多种有机化合物，是化工生产的重要原料;焦炉煤气则是重要的燃料。煤还可以通过液化、气化等加工方法进行综合利用，以减少污染和提高燃烧的效率。
化石燃料 → 化工产品 → 有机化合物 → 优良的合成材料
煤油 柴油 焦炉煤气 沥青
二氧化碳 温室效应
氮、硫的氧化物和粉尘
大气污染
温室效应
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
可燃冰可燃冰，外观像冰，是一种自然存在的天然气水合物，由天然气与水在高压低温条件下形成。可燃冰极易燃烧，燃烧后仅生成二氧化碳和水污染小，热值高。可燃冰全球储量极大，被视为石油的替代能源，主要分布于海洋、极地中，勘探开采较为困难。如果开采时甲烷气体大量挥发，将引发比二氧化碳过量排放更严重的温室效应。所以，开采可燃冰要攻克许多技术上的难题。我国拥有丰富的可燃冰资源，主要分布于南海海域和青藏高原等地区。2017年5月，我国首次海域可燃冰试采成功，目前已进入开发试生产阶段。
我国南海北部海域钻获的夹杂着白色颗粒状可燃冰的海底沉积物
可用于钻探可燃冰的“蓝鲸1号”钻井平台
例1、现代社会对能量的需求量越来越大，下列不属于新能源的是（ ）A.核能B.天然气C.可燃冰D.风能
【答案】B【解析】石油、煤、天然气属于化石燃料，不属于新能源，太阳能、风能、水能、核能、可燃冰等属于新能源。故选B。
例2、下列属于不可再生能源的是（ ）A.煤B.潮汐能C.风能D.氢能
【答案】A【解析】A、煤属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故选项正确。B、水能能属于可再生能源，故选项错误。C、风能属于可再生能源，故选项错误。D、氢能属于可再生能源，故选项错误。故选A。
模块二 清洁能源的开发利用
化石能源的大量使用使我们面临日益严峻的环境问题。为持续探索能源绿色、低碳的高质量发展之路,我们需要加强传统能源与新能源的优化组合，开发利用清洁、可再生能源。
清洁能源的开发利用
1.太阳能目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳。太阳不断地向地球辐射能量。绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间接利用太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收和利用的太阳能。
以下是一些可能的太阳能利用途径：1. 太阳能光伏发电：通过光伏电池将太阳能直接转化为电能，可用于家庭、企业和公共设施的供电。2. 太阳能热水器：利用太阳能加热水，用于生活热水供应和供暖。3. 太阳能光热发电：利用大规模的反射镜将太阳光聚焦，产生高温蒸汽驱动涡轮机发电。4. 太阳能农业：用于温室大棚的照明和温度调节，促进农作物生长。5. 太阳能交通：如太阳能汽车、太阳能飞机等。6. 太阳能海水淡化：解决淡水资源短缺问题。
被地球吸收的太阳能，可以通过多种形式的化学反应转化为化学能,物质中的化学能又可以通过各种形式的化学反应转化为热能、光能或电能而释放出来。利用太阳能可以加热物体，如用于温室、太阳能热水器等。还可以把太阳能直接转换成电能，如光伏发电等。
2.生物质能生物质能是太阳能经过光合作用以有机物质的形式固定下来的能源，这些有机物质通常称为生物质。开发利用生物质能是开源节流、保护环境的重要措施。生物质能的应用有不同的形式，可以将生物质作为燃料燃烧,也可以借助化学方法将生物质转化为沼气、乙醇等,作为燃料使用。
乙醇在空气中易燃烧,燃烧时产生淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。
乙 醇 汽 油燃料乙醇指以粮食及各种植物纤维为原料，通过生物发酵等途径获得的可作为燃料使用的乙醇。将10%的燃料乙醇和90%的普通汽油调和即可得到符合我国国家标准的乙醇汽油。它抗爆性能好，能有效降低汽车尾气中有害物质的排放。同时，由于生产乙醇的原料来源广泛，具有可再生性，因此燃料乙醇具有较好的经济效益和社会效益。
3.氢能氢气是一种可燃性气体,它在氧气中完全燃烧放出的热量多(是等质量甲烷完全燃烧放出热量的2倍多);水可以作为制取氢气的原料(可分解水制取氢气),资源不受限制;氢气的燃烧产物是水,不会污染环境。因而,氢能被人们看作是理想的“绿色能源”。
交流讨论：2.用电解方法可以使水分解为氢气和氧气，但要消耗大量的电能。科学家致力于研究用其他方法由水制取氢气。试说明利用太阳能获得氢气的优点。① 清洁环保：太阳能是一种清洁能源，使用过程中不会产生污染物，制取的氢气燃烧后也只生成水，对环境友好。②可再生：太阳能取之不尽、用之不竭，不会面临资源枯竭的问题。③降低成本：相比电解水消耗大量电能，利用太阳能可以减少对传统能源的依赖，降低制取氢气的成本。④可持续发展：有助于推动能源结构的优化和可持续发展，减少对有限化石能源的依赖。
氢能的开发与利用是当今全球瞩目的研究方向。利用太阳能分解水获得氢气,其中最为关键的绿色催化技术已有重大突破。此外,高效、价廉的储氢材料的研究也不断取得进展。
2010年上海世博会就已使用氢燃料电池汽车作为观光车辆。2016年,我国首条氢能源城市公交车示范线路在广东佛山开通。2017年10月，世界首列使用氢燃料电池的有轨电车在河北唐山投人运营。2020年,我国的氢能无人机飞行续航时间刷新世界纪录。
使用氢燃料电池的有轨电车 氢能无人机
氢能作为新能源有很多优点，被人们看作是理想的“绿色能源”。目前氢能的开发利用还存在一些困难，难以得到广泛应用。用辩证的观点对使用氢能源可能出现的利弊进行分析，从某一方面提出解决问题的设想或方案。
例3、下列能源中，不会对环境造成污染而且取之不尽的是（ ）A.石油B.天然气C.煤D.太阳能
【答案】D【解析】煤、石油、天然气属于化石能源，化石能源是有限的资源，而太阳能是不会对环境造成污染而且取之不尽的能源，观察选项.故选D.
例4、太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，下列有关太阳能的利用中属于太阳能直接转化为热能的是( )A.绿色植物的光合作用B.太阳能热水器C.太阳能交通信号灯D.首架环球航行的太阳能飞机
【答案】A【解析】A.绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能故A选项正确;B.太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能，故B选项错误;C.太阳能交通信号灯是利用光电转换装置，将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能，故C选项错误;D.首架环球航行的太阳能飞机是利用光电转换装置，将太阳能转化为电能，再将电能转化为飞机的机械能，故D选项错误。故选A。
模块三 化学电池的广泛应用
化学电池的广泛应用
化学能 热能、机械能 电能
化学能 电能
体积小、使用方便、能量转化效率高
常见的化学电池生活中常见的化学电池有干电池、蓄电池、锂离子电池等。干电池因填装的化学物质是不能流动的糊状物而得名，使用方便，广泛应用于电筒、电子钟等，以及国防、科研、航空等各个领域。蓄电池是一种能够通过化学反应实现再充电的装置。铅蓄电池较为常见，常用于车辆电力系统、移动电源和照明系统等。锂离子电池具有体积小、电压高、使用寿命长、相对环保等优点，主要应用于电动汽车、智能设备等领域。
干电池 蓄电池 锂离子电池
【拓展实验】用砂纸擦去铜片和锌片表面的氧化膜。用导线将铜片和锌片分别连接到电流表的正极和负极，然后把铜片和锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。实验中，电流表的指针是否发生了偏转?从能量转化角度分析，该现象说明了什么?
实验现象:实验中，电流表的指针会发生偏转。实验结论：从能量转化角度分析，该现象说明了化学能转化为了电能。铜片和锌片在硫酸铜溶液中形成了原电池，发生了氧化还原反应，产生了电流，实现了化学能向电能的转化。
高新区打造全钒液流电池储能核心技术
化学电池种类繁多,在生产生活、高新科技、国防等领域都有广泛的应用。化学电池的广泛使用，提高了能量转化效率，使人们的生活更加便捷，促进了社会的可持续发展。
例5、下列属于化学能转化为电能的是( )A.天然气燃烧C.电动车充电B.干电池放电D.风力发电
【答案】 B【解析】A、天然气燃烧是化学能转化为热能，故A错误;B、干电池放电是化学能转化为电能，故B正确C、电动车充电是电能转化为化学能，故c错误;D、风力发电是机械能转化为电能，故D错误,故选B。
例6、下列有关化学电池的说法不科学的是（ ）A.化学电池是一种将化学能转换为电能的装置B.干电池放电之后还能再次充电使用C.化学电池用完后不能随意丢弃D.氢氧燃料电池使用的能源是可再生能源
【答案】B【解析】A项,化学电池是一种通过发生化学反应将化学能直接转换为电能的装置;B项，目前我们常用的电池有一次电池，如干电池等,这类电池用后不能充电再次使用，其次还有二次电池,如蓄电池,手机电池等,这类电池用完电后，可继续充电再次使用；C项,电池中的固体废弃物含铅、镉、汞等金属,会对环境造成污染,故不应该随意丢,应该放在指定的地方分类问收；D项,氢氧燃料电池的原料是氢气和氧气，二者均是可再生能源。故选B。
1、下列不属于化石燃料的是（ ）A.煤B.石油C.天然气D.乙醇
【答案】D【解析】天然气、煤、石油均属于化石燃料;乙醇具有可燃性，可作燃料，但不属于化石燃料，故选:D。
2、下列叙述中，不正确的是（ ）A.化石燃料在地球上的蕴藏量并不是无限的B.煤和石油只要完全燃烧，就不会对大气造成污染C.人类必须节约现有的能源，并大力开发新能源D.对煤和石油要合理开发，综合利用
【答案】D【解析】化石燃料是古代的动植物遗体经过上千万年形成的，属于不可再生的能源，所以ACD都正确:化石燃料都含有碳元素，不完全燃烧都会生成有毒的一氧化碳，会污染空气所以B错误.故答案为B.