資源簡(jiǎn)介

能 源 的 綜 合 利 用
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1．知道化石燃料是重要的自然資源，了解化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響，認(rèn)識(shí)化石燃料綜合利用的重要意義；
2．知道幾種常見(jiàn)的能源及能源的簡(jiǎn)單分類(lèi)，了解太陽(yáng)能、氫能的優(yōu)越性及目前使用時(shí)存在的一些困難；
3．知道常見(jiàn)的幾種電池，認(rèn)識(shí)電池的能量轉(zhuǎn)化；
4．認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)新能源、節(jié)約能源、提高能源利用率等措施在解決能源危機(jī)方面的重要性。
重點(diǎn)難點(diǎn)：
1、知道化石燃料是重要的自然資源，了解化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響，認(rèn)識(shí)化石燃料綜合利用的重要意義；
2、知道幾種常見(jiàn)的能源及能源的簡(jiǎn)單分類(lèi)；
3、了解利用化學(xué)方法解決能源危機(jī)的措施。
學(xué)習(xí)過(guò)程：
課上預(yù)習(xí)
1、下列不屬于化石燃料的是 ( )
A．煤 B．石油 C．酒精 D．天然氣
2、下列屬于不可再生能源的是　　　 ( )
A．化石燃料 B．太陽(yáng)能 C．生物能 D．潮汐能
3、下列關(guān)于煤、石油、天然氣的說(shuō)法中不正確的是 ( )
A. 都是可再生的能源 B．它們都屬于混合物
C. 在地球上的蘊(yùn)藏量都是有限的 D. 完全燃燒時(shí)都有二氧化碳生成
4、隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因 ( )
A．利用電池外殼的金屬材料
B. 防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染
C．不使電池中滲出的電解液腐蝕其他物品
D．回收其中的石墨電極
5、氫氣是一種很有前途的新能源，以水為原料大量制取氫氣最理想的方法是 ( )
A．由電站提供電力電解水 B．利用太陽(yáng)能分解水
C．改進(jìn)以焦炭和水制水煤氣的方法 D．使熾熱的鐵和水反應(yīng)制氫氣
6、化學(xué)電池是將 能轉(zhuǎn)化為 能裝置。
7、氫能源被稱(chēng)為“綠色能源”，其優(yōu)點(diǎn)有 、 、 。
8、煤的干餾屬于 變化，石油分餾屬于 變化。
二、重點(diǎn)講析
【引入新課】“開(kāi)門(mén)七件事，柴米油鹽醬醋”，“柴”排在第一位，柴是燃料，屬于能源，今天我們共同研究化學(xué)與能源的關(guān)系問(wèn)題。人類(lèi)從事各種活動(dòng)都離不開(kāi)動(dòng)力和熱量，你知道生活中熱量的主要來(lái)源是什么？說(shuō)一說(shuō)你知道的哪些物質(zhì)可以做燃料？
【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生舉例，老師評(píng)析
【啟發(fā)引導(dǎo)】你知道它們的來(lái)源嗎？
(
能源
能源利用
是否可以循環(huán)再生
常規(guī)能源：
煤、石油、天然氣
新能源：
核能、太陽(yáng)能、氫能、地?zé)崮堋⒊毕堋L(fēng)能
可再生能源：
太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒊毕堋L(fēng)能、生物能
不可再生能源：
煤、石油、天然氣
) 能源的分類(lèi)
【老師活動(dòng)】自然存在的人類(lèi)可以直接利用的能源，煤(coal)、石油(petroleum)和天然氣(natural gas)等是世界上最重要的三種化石燃料。
我國(guó)是世界上用煤最早、開(kāi)采石油、天然氣最早的國(guó)家。早在六七千年前的新石器時(shí)代，我國(guó)就開(kāi)始用煤作燃料。下面讓我們重點(diǎn)了解煤、石油、天然氣的資源與分布情況。
1．煤：也稱(chēng)煤炭，是世界上最古老的化石燃料之一，被人們稱(chēng)為“工業(yè)的糧食”，也被稱(chēng)為“黑色的金子”。主要元素是碳，含有硫等元素
2．石油：被譽(yù)為 “工業(yè)的血液” ，主要是碳、氫元素，由不同的有機(jī)物組成的混合物 。
石油不僅是重要的化石燃料，還是寶貴的工業(yè)原料。
3．天然氣：一般是指在地下形成的可燃性氣體。天然氣主要成分是甲烷。天然氣是當(dāng)今世界最清潔的能源之一。
（1）主要成分為甲烷（CH4） （2）“西氣東輸”工程的主要?dú)怏w成分
【學(xué)生活動(dòng)】了解“西氣東輸”工程，是將_________從________送至__________，輸氣管道全長(zhǎng)4200多千米，橫跨________個(gè)省、市、自治區(qū)。“西氣東輸”工程是我國(guó)提出的開(kāi)發(fā)大西北的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略計(jì)劃，其重要意義是：開(kāi)發(fā)西部資源，發(fā)展西部經(jīng)濟(jì)。
【例題】煤氣改用天然氣，灶具如何改進(jìn)？
由化學(xué)方程式可知：兩體積CO只需要一體積氧氣，而改用CH4，兩體積CH4需要四體積氧氣，所以 通風(fēng)口增大，進(jìn)燃?xì)饪跍p小 。
化石燃料與環(huán)境污染
閱讀教材，了解化石燃料在利用過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成污染的主要原因
1． 各種氣體：二氧化碳導(dǎo)致溫室效應(yīng)，CO、SO2、NO2等氣體會(huì)危害人體健康，形成酸雨影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)，氮的氧化物會(huì)破壞臭氧層。
2． 固體廢物：化石燃料不完全燃燒，導(dǎo)致CO以及大量粉塵的產(chǎn)生，不僅浪費(fèi)了能源，而且極不環(huán)保。
3． 熱污染：火力發(fā)電站的冷卻用水，被排放到河流、湖泊或海洋中，使局部區(qū)域水溫上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)等水生生物大量死亡。
【啟發(fā)引導(dǎo)】煤、石油、天然氣在地球上的蘊(yùn)藏量是有限的。且是重要的化工原料，僅僅作燃料，是對(duì)資源的一種浪費(fèi)。
煤的綜合利用
（1）方法：隔絕空氣加強(qiáng)熱，即煤的干餾或煉焦（化學(xué)變化）
(
高溫
)（2）產(chǎn)物：焦炭（冶金工業(yè)的重要原料）、煤焦油（化工生產(chǎn)的重要原料）、焦?fàn)t煤氣（重要的燃料）
（3）水煤氣的生產(chǎn)：C + H2O === CO + H2（CO和H2的混合物為水煤氣）
石油的綜合利用：
（1）方法：石油分餾，即利用各組分的沸點(diǎn)不同而達(dá)到分離的目的（物理變化）
（2）產(chǎn)物：石油液化氣、汽油、煤油等
化石燃料的綜合利用（表格展示）
煤 石油 天然氣
資源與分布 山西、內(nèi)蒙古、河北、山東、安徽、江蘇 東北、華北、新疆、我國(guó)近海 60%分布在我國(guó)中西部，新疆、四川、
組成 混合物、產(chǎn)要含碳 （少量H、N、S、O） 混合物、主要含C、H （少量S、O、N） 混合物、主要成分是（甲烷）
綜合 開(kāi)發(fā) 利用 隔絕空氣加強(qiáng)熱： 干餾可得：焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣——化學(xué)變化 石油的煉制原理：加熱石油，由于各成分沸點(diǎn)不同，先后被蒸發(fā)出來(lái)，從而得以分離——物理變化
工業(yè)上：焦炭用于冶煉生鐵，煤焦油用于制染料、醫(yī)藥、殺蟲(chóng)劑、消毒劑等 以石油為原料所制成的部分產(chǎn)品：合成洗滌劑、合成纖維、塑料、油漆、醫(yī)藥、炸藥、化肥、農(nóng)藥、合成橡膠等 重要化工原料：制氫氣，作燃料。
【講解】下面讓我們來(lái)了解一下，生活中常用的幾種燃料的熱值及價(jià)格，并從多個(gè)角度分析一下，在我們的家庭生活中，選擇哪種燃燒最有利。
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀表格，老師補(bǔ)充各種價(jià)格，學(xué)生計(jì)算，分別用一塊錢(qián)買(mǎi)回各種燃料，燃燒放出的熱量的高低。
【過(guò)渡】所以我們要科學(xué)利用化石燃料。
（二）太陽(yáng)能
1、人類(lèi)所使用的能源絕大部分來(lái)自 太陽(yáng)能 。
2、太陽(yáng)能利用方式：
（1）光熱轉(zhuǎn)換：溫室、太陽(yáng)能熱水器
（2）光電轉(zhuǎn)換：
（三）化學(xué)電池
1．化學(xué)電源：是一種將 化學(xué)能 直接轉(zhuǎn)化為 電能 的裝置，常見(jiàn)的電池是化學(xué)電源。
2．化學(xué)電源的優(yōu)點(diǎn)： 既可以減少大氣污染，又可以提高能量的轉(zhuǎn)化效率 。
3．實(shí)驗(yàn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)儀器：燒杯、銅片、鋅片、導(dǎo)線若干、電流表、硫酸銅溶液
實(shí)驗(yàn)步驟：用砂紙擦去銅片、鋅片表面的氧化膜，用導(dǎo)線將銅片與正極相連，鋅片與負(fù)極相連，然后銅片、鋅片一起插入盛有硫酸銅溶液的燒杯中。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鋅片表面變紅，長(zhǎng)時(shí)間后溶液顏色變淺
化學(xué)方程式 Zn + CuSO4 == Cu + ZnSO4
電流計(jì)偏轉(zhuǎn)原因 燒杯中發(fā)生了化學(xué)變化，在這種條件下化學(xué)變化可以發(fā)生電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
能量轉(zhuǎn)化的形式 化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能
使用化學(xué)電源的優(yōu)點(diǎn) 提高能量的轉(zhuǎn)化效率，減少大氣污染
4．廢舊電池丟棄對(duì)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)泄露出來(lái)進(jìn)入水或土壤，就會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入了人體的食物鏈，最終帶來(lái)危害。因此務(wù)必要正確使用電池，方法：回收后集中處理。
四．氫能
1．氫能源的優(yōu)點(diǎn)：
（1）原料不受限制（來(lái)源廣）；（2）燃燒時(shí)放出熱量多（熱值高）；（3）生成物不會(huì)污染環(huán)境（無(wú)污染）。故稱(chēng)為“綠色能源”。
2．氫能源的缺點(diǎn)：
（1）制備氫氣的能耗問(wèn)題（成本高）；（2）氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題（安全問(wèn)題）
3．氫能源的發(fā)展前景：要 利用太陽(yáng)能來(lái)分解水 制取氫氣，制備高效、廉價(jià)的儲(chǔ)氫材料。
4．實(shí)驗(yàn)室制取氫氣
（1）實(shí)驗(yàn)原理：通過(guò)活潑金屬與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣通常是用 金屬鋅與稀硫酸 反應(yīng)，金屬鎂反應(yīng)速度過(guò)快，不利于收集，金屬鐵反應(yīng)過(guò)慢
若用稀鹽酸與鋅反應(yīng)生成氫氣，會(huì)使制得的氫氣中含有少量氯化氫氣體。
（不能用濃鹽酸，會(huì)產(chǎn)生較多的氯化氫氣體）
（2）反應(yīng)方程式：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
（3）反應(yīng)裝置：
注意點(diǎn)：
長(zhǎng)頸漏斗的下端需伸入液面以下， 形成液封 。
由于 氫氣難溶于水，密度比空氣小 ，故能用排水法或向下排空氣法收集。
優(yōu)點(diǎn)：① 可以控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，節(jié)省藥品；
② 可以隨時(shí)向儀器中添加液體試劑
相似的氫氣發(fā)生裝置圖（固液制氣，不需加熱）
（4）實(shí)驗(yàn)步驟
A．按照實(shí)驗(yàn)要求，安裝好實(shí)驗(yàn)儀器；
B．檢查儀器裝置的氣密性： 關(guān)閉止水夾，向分液漏斗中加入足量的水，若漏斗中的液面能存在一段水柱，并不持續(xù)下降，則說(shuō)明原裝置氣密性良好；
C．裝藥品：先將鋅粒放在墊片上，打開(kāi)止水夾后，向長(zhǎng)頸漏斗中注入稀鹽酸，發(fā)生反應(yīng)放出氫氣；
D．驗(yàn)純氣體：因?yàn)闅錃馐强扇夹詺怏w，進(jìn)行性質(zhì)實(shí)驗(yàn)之前務(wù)必進(jìn)行 驗(yàn)純
用排水法收集一試管氫氣，用拇指堵住，試管口朝下，移近火焰，再移開(kāi)拇指點(diǎn)火。如果聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲，則表示氫氣不純，需要重新收集并驗(yàn)純；如果只聽(tīng)到很微弱的噗噗的聲音，則說(shuō)明氫氣已經(jīng)純凈。
E．收集氣體：利用排水法或向下排空氣法收集。
F．結(jié)束實(shí)驗(yàn)：關(guān)閉止水夾，產(chǎn)生的氫氣無(wú)法從導(dǎo)氣管中逸出，試管中的氣壓增大，就會(huì)將稀硫酸由分液漏斗下端管口壓回分液漏斗中，從而使稀硫酸與鋅粒分離，反應(yīng)停止。
5．氫氣的性質(zhì)與應(yīng)用
（1）可燃性：在空氣被點(diǎn)燃后，發(fā)出淡藍(lán)色火焰，放出大量的熱
2H2 + O2 2H2O （主要用于氣體高能燃料）
（2）還原性：在加熱條件下，能與氧化銅等反應(yīng)，使之變紅。
H2 + CuO Cu + 2H2O（主要用于冶煉金屬）
三、課堂練習(xí)
1、隨著全球能源使用的增大，化石燃料等不可再生能源將日趨枯竭，科學(xué)家下在開(kāi)發(fā)新能源，提高化學(xué)能源的轉(zhuǎn)化效率等方面做著積極的努力。
（1）我國(guó)“西氣東輸”工程輸送的能源物質(zhì)是 ，其燃燒的化學(xué)方程式是_______ 。
（2）有待繼續(xù)開(kāi)發(fā)利用的能源有___________、___________、________________。
（3）生產(chǎn)、生活中存在著化學(xué)能和其他能的相互轉(zhuǎn)化，分別舉例：由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 ,由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 ，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能 。
2、（1）目前人類(lèi)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)獲得的能量大多來(lái)自于煤、石油、天然氣等化石燃料，天然氣的主要成分是 （寫(xiě)化學(xué)式）。
（2）因?yàn)榛剂腺Y源有限，人類(lèi)正在利用和開(kāi)發(fā)潮汐能、地?zé)崮堋? 等新能源。
（3）日本的地震、海嘯引發(fā)了核電站的不穩(wěn)定。一號(hào)機(jī)組上部壓力容器溫度達(dá)到234℃，
安全殼內(nèi)的水蒸汽與燃料棒套管內(nèi)的鋯（Zr）反應(yīng)生成氧化鋯（Zr 在氧化物中的化合價(jià)為+4）和氫氣，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 ，該反應(yīng)屬于 （填基本反應(yīng)類(lèi)型）。氫氣與氧氣結(jié)合后有可能發(fā)生爆炸。東電持續(xù)數(shù)天向1 號(hào)機(jī)組的安全殼內(nèi)注入約6000 立方米的氮?dú)庖苑乐箍赡茉俅伟l(fā)生的氫氣爆炸，這是利用了氮?dú)獾? 化學(xué)性質(zhì)。
3、石油資源緊張?jiān)侵萍s中國(guó)發(fā)展轎車(chē)事業(yè)，尤其是制約轎車(chē)進(jìn)入家庭的重要因素。據(jù)2001年5月23日的《揚(yáng)子晚報(bào)》報(bào)道，中國(guó)宣布將推廣“車(chē)用乙醇汽油”。乙醇（化學(xué)式為C2H5OH）完全燃燒生成CO2和H2O。
（1）寫(xiě)出乙醇完全燃燒的化學(xué)方程式 。
（2）乙醇燃燒時(shí)如果氧氣不足，可能還有CO生成。用以下裝置確證乙醇燃燒產(chǎn)物有CO、CO2、H2O，應(yīng)將乙醇燃燒產(chǎn)物依次通過(guò)（按氣流從左到右順序填裝置編號(hào)）： 。
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)可觀察到裝置②中A瓶的石灰水變渾濁，C瓶的石灰水不變渾濁。A瓶溶液的作用是 ；B瓶溶液的作用是 ；C瓶溶液的作用是 。
（4）裝置③的作用是 。裝置①中所盛的是 溶液，作有是 。
（5）裝置④中所盛的固體藥品是 ，它可以確證產(chǎn)生是 。
（6）尾氣應(yīng)如何處理？ 。
（7）若乙醇燃燒產(chǎn)生CO、CO2、H2O的總質(zhì)量是27.6g，其中H2O占10.8g，則參加反應(yīng)的乙醇為 g，產(chǎn)物中CO為 g。
（8）海底有大量的甲烷水合的。等質(zhì)量的甲烷和乙醇，完全燃燒產(chǎn)生溫室氣體CO2較多的是 。
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