資源簡介

(共30張PPT)
第七單元　能源的合理利用與開發
課題 2　化石能源的合理利用（第 2 課時）
新課導入
　　我國能源現狀
數據來源：電力規劃設計總院《中國能源發展報告2023》
2022 年我國各項能源一次消費結構占比
新課導入
　　化石能源使用的利與弊
利：改善生活
弊：環境問題
新課導入
　　家用燃料的變遷
柴草
煤
液化石油氣
天然氣
新知探究
　　活動一：認識燃料燃燒對環境的影響
　　想一想：1．結合可燃物組成分析，燃料在發生化學反應時元素發生
了怎樣的變化？
燃料種類 組成
木柴 C、H、O 等
煤 C、H、O、
S、N 等
液化石油氣 C、H 等
天然氣 C、H 等
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
含有元素
S ＋ O2
N
H
O
CO2
CO
SO2
NO2
H2O
C
新知探究
　　2．這些生成物會對環境會產生哪些影響？
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
含有元素
CO2
CO
SO2
NO2
H2O
氣候變暖
空氣污染物
S ＋ O2
N
H
O
C
新知探究
　　活動二：調控燃燒反應減少對環境的負面影響
　　想一想：3．如何減少空氣污染物 CO 的產生？
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
含有元素
CO2
CO
SO2
NO2
H2O
空氣污染物
增大接觸面積
提供充足的氧氣
煤→天然氣
S ＋ O2
N
H
O
C
新知探究
　　4．如何減少空氣污染物 SO2 的產生？
酸雨的形成和危害
新知探究
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
含有元素
CO2
CO
SO2
NO2
H2O
空氣污染物
加入固硫劑制成型煤
使用脫硫煤
S ＋ O2
N
H
O
C
新知探究
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
燃料種類 組成 碳元素含量
煤 C、H、O、 S、N 等 高
液化石油氣 C、H 等 中
天然氣 C、H 等 低
煤改氣
煤改電
新知探究
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
資料卡片
　　截至 2024 年 6 月，西氣東輸管道系統累計向長三角地區輸送天
然氣突破 5 000 億立方米，折合替代標煤 6.45 億噸，可減少排放二氧化硫 1 272 萬噸、二氧化碳 7.31 億噸和粉塵 3.62 億噸。
煤改氣
煤改電
新知探究
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
煙氣脫硫
課堂小結
　　完善調控燃燒反應模型
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
去除或減少
污染元素
降低碳
含量
替換其
他能源
將污染物轉
化后排放
獲得理想產物
增大接觸面積
提供足量氧氣
使燃燒更充分
調控反應速率
學以致用
　　活動三：應用調控燃燒反應模型解決實際問題
　　想一想：5．如何減少汽車尾氣污染？
學以致用
　　閱讀資料：常見的汽車發動機以汽油或柴油——主要是含有碳元素
和氫元素的混合物為燃料。燃燒過程中汽車發動機會排放出多種污染物，
如 CO、未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物和煙塵等。其中氮氧化物的
產生，是由于燃料燃燒時通過火花塞點火通入空氣，空氣中含有氮氣和
氧氣，火花塞放電點火的同時燃料燃燒會放出大量熱，促使氮氣和氧氣
發生了化學反應。
學以致用
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
CO2
CO
NOx
H2O
空氣污染物
改進發動機的燃燒方式，使汽油充分燃燒
發動機中燃料充分燃燒
高壓燃油嘴
（噴射霧狀燃油）
汽車渦輪增壓器，提高發動機進氣能力
噴油嘴暢通霧化表現
學以致用
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
CO2
CO
NOx
H2O
空氣污染物
汽車尾氣凈化裝置
三元催化器
催化劑
＋
＋
學以致用
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
學以致用
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
使用壓縮天然氣（CNG）
新能源公交車
學以致用
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
零碳排放
清潔環保
2H2＋O2 2H2O
點燃
我國研制的氫能源市域列車
北京冬奧會
使用的氫燃料客車
新知探究
2024 年 5 月 3 日，長征五號遙八運載火箭成功發射嫦娥六號探測器。
我國研制的大推力
氫氧火箭發動機
長征五號采用液氧液氫低溫推進劑
新知探究
　　活動四：開發和使用新能源
太陽能
風能
地熱能
潮汐能
核能
生物質能
新知探究
浙江溫州灘涂光伏發電項目
亞洲最大灘涂漁光互補發電項目
新知探究
廣東陽江海上風電項目
國內首個百萬千瓦級海上風電場
新知探究
福建福清“華龍一號”核電項目
我國核電走向世界的“中國名片”
新知探究
　　可再生能源規模化利用創新技術——可再生能源制氫
　　將不穩定的可再生能源轉化為穩定的氫能進行利用，解決可再生能
源間歇性強、波動性快的難題。
光伏電解水制氫
風電制氫
核能制氫
新知探究
　　可再生能源規模化利用創新技術——儲能
壓縮空氣儲能
電化學儲能
新知探究
　　活動五：我國能源的未來
　　未來能源將向著多元化、低碳化、智能化、多極化發展
　　可再生能源逐步成為能源結構主體，化石能源作為輔助
新知探究
　　諾貝爾獎設立以來，超過三分
之一的諾貝爾獎的物理獎和化學獎
都跟能源的轉化和利用相關。
年份 與能源科學的關聯 獲獎人 獲獎名稱或原因
2019 電化學儲能 約翰 · 古迪納夫等 鋰離子電池
2016 節能 索利斯等 拓撲相變對超導超流體解釋
2014 節能 中村修二等 GaN 藍光發光二極管
2013 化學能轉化 卡普拉斯等 多尺度復雜化學系統模型
2011 能源材料 海姆等 二維石墨烯
2003 節能 阿布里科索夫 超導體和超流體
1992 傳質化學反應 馬庫斯 電子轉移反應理論的貢獻
1988 光能轉化 胡貝爾等 光合反應中心三維結構測定
1983 能量傳遞轉化 陶布 金屬配合物中電子轉移反應
1977 熱力學 普里戈金 熱力學的耗散結構理論
1968 熱力學 昂薩格 不可逆過程熱力學理論
1961 光能轉化利用 開爾文 光合作用的化學過程
1956 太陽光電轉化 肖克利等 半導體的研究、晶體管效應
1954 化學能 鮑林 化學鍵的本質
1935 核 · 載能粒子 查德威克等 發現中子
1932 表面自由能 蘭米爾 表面化學和吸附理論
1928 熱致電離 理查森 熱離子現象研究
1920 化學熱力學 能斯特 對熱化學的研究
1918 載能粒子 普朗克 量子的發現
1918 能源化工 哈伯 合成氨
1911 傳熱學 維恩 影響熱輻射的定律
1910 熱力學 范德瓦爾斯 氣體和液體狀態方程
1909 能源化工 奧斯特瓦爾德 催化作用化學平衡反應速率
來源于中國科學院工程熱物理研究所
研究員劉啟斌《科學公開課》
課堂小結
　　本課題知識結構圖
燃燒反應
燃料
可燃物＋氧氣
溫度
達到著火點
生成物＋能量
去除或減少污染元素
燃燒模型
天
然
氣
化石燃料
清潔燃料
降低碳
含量
替換其他能源
將污染物轉化后排放
增大接觸面積
提供足量氧氣
使燃燒更充分
調控反應速率
獲得理想產物
太陽能
風能
核能
氫能等
石
油
煤

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