初中化学沪教版九年级下册第1节 能源的综合利用导学案
展开第9章 化学与社会发展
第1节 能源的综合利用
化石燃料
1.化石燃料的种类:
(1)种类。
①天然气:主要成分是__甲烷__,是最简单的有机物,其化学式为__CH4__。
②石油:属于__混合物__,其主要成分是多种__碳、氢__元素组成的有机物。
③煤:属于__混合物__,含有的主要元素是__碳__,还含有氢、氧、氮、硫等元素。
(2)化石燃料通过燃烧,以__热能__的形式给人们提供热量。
(3)由于贮量有限,化石燃料都属于__不可再生__能源。
2.化石燃料的综合利用:
(1)石油的综合利用——分馏:利用石油中各成分的__沸点__不同,可以将它们分离得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。
(2)煤的综合利用(干馏):
煤__焦炭__、__煤焦油__、__焦炉煤气__。
煤还可以通过__液化__、__气化__等加工手段,进行综合利用。
3.化石燃料的燃烧对环境的影响:
(1)燃烧产生大量的二氧化碳气体,加剧了__温室效应__。
(2)煤、石油燃烧产生的__氮、硫的氧化物__和粉尘污染了空气。
太阳能
1.太阳能的利用:
2.利用太阳辐射能的主要方式:
(1)__光—热__转换,基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得__热能__,如__温室__、__太阳能热水器__等。
(2)光—电转换,把太阳能直接转换为__电能__。
化学电池
1.化学电池的优点:
(1)使用化石燃料产生电能的缺点。
①浪费自然资源。②能源转化效率低。
③产生__大气污染__。
(2)使用化学电池的优点:能量转换效率__较高__。
2.化学电池:
(1)化学电池是将__化学__能转化成__电__能的装置。
(2)优点:化学能直接转化为电能;能量的转化效率__较高__。
氢能
1.优点:
(1)氢气完全燃烧放出的热量__多__。
(2)原料是水,资源__不受限制__。
(3)燃烧产物__不污染环境__。
2.制取氢气的常见方法:
(1)实验室制法。
①反应原理(用化学方程式表示):__Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑__。
②验纯:氢气具有__可燃__性,使用氢气前,一定要验纯。
③装置:制取氢气的装置与制取__二氧化碳__(或__双氧水制O2__)的装置类似。
(2)电解水:用电解水的方法可以获得__氢气__和__氧气__,但耗能太多。
3.氢能的开发与利用面临的困难:
(1)制氢问题即制取成本高、效率低。
(2)__储氢__问题即储存和运输困难。
思维辨析
煤的综合利用与石油的分馏有什么区别?
提示:煤的综合利用得到煤焦油、焦炉煤气和焦炭,发生的是化学变化;而石油的分馏是利用各组分沸点不同,可得到汽油、柴油、煤油等产品,发生的是物理变化。
生活链接
随意丢弃废旧电池,其中的重金属离子会对水体、土壤造成严重污染,进而危害身体健康。
漫画助学
因为氢气具有可燃性,遇到明火容易引发爆炸,为了避免危险,填充气球改用了密度小,但化学性质稳定的稀有气体——氦气。
探究点 能源的种类与利用
今年两会上,能源、环境和安全成为代表委员关注的热点,碳达峰、碳中和也被首次写入政府工作报告,下图是常见的能源及其利用。
探究问题
1. 开发和利用新能源是解决能源问题的重要途径,以上能源哪些属于新能源的利用?
提示:风能、氢能和太阳能均属于新能源;而煤炭是一种化石能源,不是新能源。
2.化石燃料的燃烧对环境有哪些影响?
提示:化石燃料燃烧排放出大量二氧化碳会导致温室效应加剧;产生的二氧化硫、二氧化氮等污染物会造成酸雨;燃烧还会产生一氧化碳等有害气体和粉尘。
3.为什么要实现化石燃料的综合利用?
提示:化石燃料的综合利用可以减少环境污染,充分利用资源。
名师点拨
能源的两种主要分类方式:
【典例】(2021·苏州中考)天然气广泛应用于生产生活,其主要成分是甲烷(CH4)。
Ⅰ.天然气是重要的能源
(1)天然气属于__不可再生__(填“可再生”或”不可再生”)能源。
(2)室温下,充分燃烧1 g天然气和1 g煤,产生的CO2及热量的对比如图所示。据图分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点有__等质量的天然气燃烧释放的热量多,产生的二氧化碳少__。
(3)甲烷可直接应用于燃料电池,电池工作时的能量转化方式为__化学能转化为电能__。
Ⅱ.天然气是重要的化工原料
(4)甲烷和二氧化碳在高温下催化重整(Ni作催化剂)可制得CO和H2。该反应的化学方程式为
__CH4+CO2 2CO+2H2__。
(5)甲烷无氧催化重整可获得碳氢化合物X,X的相对分子质量为106,且碳、氢元素的质量比为48∶5,则X的化学式为__C8H10__。
1.(2021·常州质检)下列不属于化石燃料的是( B )
A.天然气 B.氢气 C.煤 D.石油
2.(2021·平谷区二模)下列属于新能源的是( A )
A.核能 B.煤
C.天然气 D.石油
3.(2021·天津中考)第24届冬季奥运会将于2022年在北京举办,为落实“绿色冬奥”的理念,冬奥会使用的汽车燃料从环保的角度考虑,最理想的是( A )
A.氢气 B.天然气
C.酒精 D.汽油
4.(2021·聊城二模)2020年11月24日凌晨,我国现有最大推力运载火箭长征五号,在中国文昌航天发射场点火升空,成功将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道。火箭采用了液氧煤油发动机等新技术。下列说法不正确的是( D )
A.液氧是助燃剂 B.煤油是燃料
C.液氧是纯净物 D.煤油是有机物
5.燃料对人类社会非常重要,下列有关燃料、能源的说法正确的是( A )
A.氢气将成为未来的新能源
B.生活中的能源都来自化学能源
C.煤、石油和太阳能都属于不可再生能源
D.温室效应就是含碳燃料燃烧造成的
6.(2021·梧州模拟)2020年6月23日,“北斗三号”收官之星发射成功,标志着我国北斗信号实现全球覆盖。发射用的火箭燃料之一为液氢,下列关于该燃料的说法不合理的是( B )
A.热值高,推力大
B.贮存、运输和加注都容易
C.绿色无污染
D.反应方程式是2H2+O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2H2O
7.人类使用的燃料大多来自化石燃料。
(1)煤主要含有碳元素,将煤作为燃料,主要是利用碳元素与氧元素反应所放出的__热量__。煤还含有少量的__硫__元素,燃烧产生的气体溶于雨水会形成酸雨。
(2)将石油加热炼制,利用石油中各成分的__沸点__不同,将它们分离,可得到的产品之一是__汽油(煤油等)__。
(3)天然气的主要成分是甲烷,甲烷完全燃烧的化学方程式为__CH4+2O2 CO2+2H2O__。
1.(2021·泰州质检)下列关于能源的说法,不正确的是( A )
A.煤、石油、天然气和酒精都是不可再生能源
B.化石燃料燃烧会造成空气污染
C.氢能、风能、太阳能属于清洁能源
D.炒菜时,天然气的火焰呈黄色,锅底出现黑色物质,是因为天然气未充分燃烧
2.被称为“软电池”的纸质电池,采用薄层纸片作为传导体,电池总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnO(OH),避免了传统电池所带来的污染问题,因而废旧的纸质电池可作为一般的废弃物加以处理。下列说法错误的是( B )
A.该电池反应中锌元素化合价升高
B.该电池反应中二氧化锰作催化剂
C.其工作原理是将化学能转化为电能
D.开发利用该电池可以减少对环境的污染
3.下列关于能源和作为能源的物质的叙述,其中不正确的是( A )
A.人类利用的能源都是通过化学反应获得的
B.综合开发利用风力发电,解决能源短缺问题
C.太阳能是一种长效机制的清洁能源
D.氢能源燃烧没有污染,被誉为最清洁的能源
4.(2021·泰安模拟)今年两会上,能源、环境和安全成为代表委员关注的热点,碳达峰、碳中和也被首次写入政府工作报告。请回答下列问题。
(1)燃料的充分燃烧对于节约能源、减少环境污染非常重要。汽车化油器将汽油喷成雾状进入内燃机气缸,使汽油充分燃烧。这是通过__增大可燃物与氧气的接触面积__的方法使汽油充分燃烧。
(2)化石燃料储量有限、不可再生,太阳能、风能等其他可再生能源在能源结构中所占比例日益增多。我国研发的“柔性、可裁剪碲化铋(Bi2Te3)/纤维素复合薄膜电池”,能充分贴合人体体表,实现利用体表散热为蓝牙耳机、手表、智能手环等可穿戴电子设备供电。如下说法正确的是__A、B、D__(填序号)。
A.能源结构向多元、清洁、低碳转型
B.科技进步会促进能源的利用
C.石油和太阳能属于可再生能源
D.生活中的废热可转化为电能
(3)减少CO2的排放是实现碳达峰、碳中和的关键。科学家用NaOH溶液喷淋吸收CO2(如图)。对该方法的叙述正确的是__A、D__。
A.该方法可减少碳排放
B.物质①是Na2CO3溶液
C.操作①是蒸发浓缩、降温结晶
D.整个过程至少有两种物质可以循环利用
5.太阳能汽车利用太阳能来驱动,真正实现了零排放,有效地减少了对环境的污染,其产业的发展日益蓬勃。从某种意义上讲,太阳能汽车也是电动汽车的一种,所不同的是电动汽车的蓄电池靠工业电网充电,而太阳能汽车用的是太阳能电池。
(1)该太阳能汽车在白天给蓄电池充电的同时行驶,该行驶过程中首先__太阳__能转化为化学能,然后转化为__电__能,最终转化为机械能。
(2)该汽车车体主体材料是一种密度小且抗腐蚀性好的一种合金,你认为下列材料中最合适的是__C__
(填字母)。
A.玻璃钢 B.锰钢
C.硬铝 D.生铁
(3)目前还有一种新能源汽车,氢燃料电池汽车,该种汽车的储氢材料是循环吸放氢过程中生成新的氢化物,其中一种为氢化铝锂(LiAlH4)的氢化物,在125 ℃时分解为氢气和一种金属单质及氢化锂(LiH)。请你写出氢化铝锂分解反应的化学方程式
__2LiAlH4 eq \(=====,\s\up7(125 ℃)) 2LiH+3H2↑+2Al__,
反应前后铝元素的化合价分别为__+3、0__,生活中使用的干电池中含有铅、镉、汞等,如果将废旧电池随意丢弃会__污染环境__,威胁人体健康。℃
化学与我们的生活息息相关。
(1)“低碳生活”倡导低能量、低消耗,减少二氧化碳的排放。下列做法符合“低碳经济”的是__①③⑤__(填序号)。
①提倡发送电子贺卡 ②大力发展火力发电
③研制和开发新能源 ④提倡使用一次性木筷
⑤增强室内自然采光
(2)为实现“低碳经济”,家用燃料也在逐步发生变化。如图是家用燃料的发展历程(括号内是燃料的主要成分)。若将原有的液化石油气燃气灶改通天然气应将进风口调__小__(填“大”或“小”)。
eq \x(\a\al(蜂窝煤,(碳))) ⇨ eq \x(\a\al(液化石油气,(丙烷:C3H8))) ⇨ eq \x(\a\al(管道煤气,(CO、H2、CH4))) ⇨ eq \x(\a\al(天然气,(CH4)))
(3)如图所示是太阳能燃料电池的组成与工作示意图。
①太阳能燃料电池中可循环使用的原料是__水__;
②电解槽的作用是电解水,写出该反应的化学方程式:
__2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑__;
③夜晚,太阳能燃料电池工作时的能量转化途径为化学能→电能→热能;
④与单一的太阳能电池相比,太阳能燃料电池的优点是__晚上也能使用__。
能源类型
定义
实例
根
据
能
否
再
生
可再生能源
不随其本身的转化或被人类的利用而减少的能源
太阳能、生物能、水能、风能、地热能
不可再生能源
随其本身的转化或被人类的利用而减少的能源
煤、石油、天然气
根据
对环
境的
影响
清洁能源
在生产和使用过程中对环境无污染或污染较小的能源
太阳能、风能、氢能
非清洁能源
在生产和使用过程中对环境污染较大的能源
煤、石油
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