資源簡介

(共65張PPT)
（人教版）九年級
下
9.2 能源的綜合利用
化學與人類可持續發展
第9章
“—”
01
學習目標
內容總覽
02
新知導入
03
探究新知
04
課堂練習
05
課堂總結
06
分層作業
學習目標
1. 了解常見能源的種類和特點，如化石能源、新能源等，能準確區分并闡述其優劣。
2. 掌握能源轉化的基本原理和主要方式，能夠分析能源在轉化過程中的能量變化。
3. 學會評估不同能源利用方案的可行性和可持續性，能提出合理的能源利用建議。
新知導入
爸爸刷抖音看到一個視頻，興奮的告訴媽媽：“營銷號上說荷蘭一個車企造出了一個太陽能電車，前機蓋和車頂有光能涂料，陽光好的時候可以續航640公里！這要是真的就好了，用車成本大大降低呀！”
探究新知
常見的能源
新知導入
任務一
太陽能板 核能 風能
新知導入
任務一
創設問題情境，引入新課
地熱能 電能 化石燃料
常見的能源
新知導入
任務一
創設問題情境，引入新課
交流討論：圖中展示的幾種類型的能源中，可再生能源有哪些 不可再生能源有哪些 你還知道的可再生能源有哪些
新知導入
任務一
創設問題情境，引入新課
交流討論：
可再生能源：太陽能、風能、地熱能
不可再生能源：核能、電能、 化石燃料
再生能源包括太陽能、水能、風能、生物質能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能、地熱能等。它們在自然界可以循環再生。是取之不盡，用之不竭的能源，不需要人力參與便會自動再生，是相對于會窮盡的非再生能源的一種能源。
模塊一 化石燃料的合理使用
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
煤 石油 天然氣
日常生活和工農業生產中大量消耗的煤、石油和天然氣等化石燃料，是人類寶貴的自然資源,是不可再生能源。
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
化石燃料是由被埋入地下的古代生物體,長期在空氣不足、高溫高壓下經過復雜的變化逐步形成的。
煤的形成 石油和天然氣的形成
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
再生能源包括太陽能、水能、風能、生物質能、波浪能、潮汐能、海
洋溫差能、地熱能等。它們在自然界
可以循環再生。是取之不盡，用之不
竭的能源，不需要人力參與便會自
動再生，是相對于會窮盡的非再
生能源的一種能源。
可再生能源
非再生能源，是指在自然界中經過億萬年形成，短期內無法恢復且隨著大規模開發利用，儲量越來越少總有枯竭一天的能源。包括煤、原油、天然氣、油頁巖、核能等。
不可再生能源
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
煤 固態混合物 主要含C元素,還含有H、O、N、S等元素
石油 液態混合物 主要含C、H元素,還含有O、N、S等元素
天然氣 氣態化合物 含有多種由C、H元素，最主要的成分是甲烷
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
【實驗】觀察甲烷的顏色、狀態。在導管口點燃甲烷(點燃前須先驗純),在火焰上方罩一個干燥的燒杯。過一會兒觀察燒杯內壁上的現象。再迅速把燒杯倒轉過來，向燒杯內加入少量澄清石灰水，振蕩。
在上述實驗中，你觀察到了什么現象 推測甲烷燃燒生成了哪些產物。
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
實驗現象:甲烷是無色無味的氣體。點燃甲烷時，產生藍色火焰。干燥的燒杯內壁出現水珠。迅速把燒杯倒轉過來，加入少量澄清石灰水振蕩，石灰水變渾濁。
實驗結論：甲烷具有可燃性,燃燒生成二氧化碳和水;甲烷是由碳元素和氫元素組成的。
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
注意事項：
1.點燃甲烷前要驗純，因為不純的甲烷點燃時可能發生爆炸(在空氣中的爆炸極限為5%~15.4%)。
2.燒杯要冷而干燥，若燒杯濕潤，則觀察不到燒杯內壁有水珠生成。
3.觀察到燒杯內壁有水珠出現后，要迅速倒轉燒杯向燒杯中注入澄清石灰水，防止生成的二氧化碳氣體逸出，導致澄清石灰水不變渾濁，無法檢驗生成的二氧化碳。
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
【甲烷驗純的方法】收集一試管甲烷氣體，集滿甲烷的試管用拇指堵住管口，管口朝下，立即移近酒精燈火焰，點燃試管里的甲烷。 點火后，根據聲音判斷甲烷是否純凈，如果聽到的是尖銳的爆鳴聲，則表示不純，必須重新收集進行檢驗，直至聽到“噗”的聲音，才表明收集的氣體已經純凈，可以使用。
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
甲烷完全燃燒的化學方程式是:
C+2O C+2O
點燃
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
化石燃料既是重要的燃料,也是重要的化工原料,其儲量有限,是不可再生資源，必須綜合利用。
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
石油的分餾
石油經分餾、煉制等加工過程，可以得到汽油、煤油和柴油等，它們都是由含碳原子數不等的碳氫化合物組成的混合物。不同的燃油有不同的沸點和著火點，是生產和交通運輸中的常用燃料。
拓展視野
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
煤的深加工
把煤隔絕空氣加強熱，可以分解得到焦炭、煤焦油和焦爐煤氣等。焦炭是冶金工業的重要原料;煤焦油中含有多種有機化合物，是化工生產的重要原料;焦爐煤氣則是重要的燃料。煤還可以通過液化、氣化等加工方法進行綜合利用，以減少污染和提高燃燒的效率。
拓展視野
煤氣生產裝置
煉焦爐
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
化石燃料 → 化工產品 → 有機化合物 → 優良的合成材料
煤油 柴油 焦爐煤氣 瀝青
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
化石燃料燃燒
二氧化碳 溫室效應
氮、硫的氧化物和粉塵
大氣污染
大氣污染
溫室效應
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
解決措施
開發新能源，如:核能、太陽能、氫能等
提高能量轉化率，降低能耗
研制、使用節能產品
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
可燃冰
可燃冰，外觀像冰，是一種自然存在的天然氣水合物，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成。可燃冰極易燃燒，燃燒后僅生成二氧化碳和水污染小，熱值高。
可燃冰全球儲量極大，被視為石油的替代能源，主要分布于海洋、極地中，勘探開采較為困難。如果開采時甲烷氣體大量揮發，將引發比二氧化碳過量排放更嚴重的溫室效應。所以，開采可燃冰要攻克許多技術上的難題。
我國擁有豐富的可燃冰資源，主要分布于南海海域和青藏高原等地區。2017年5月，我國首次海域可燃冰試采成功，目前已進入開發試生產階段。
拓展視野
新知導入
任務二
化石燃料的合理使用
我國南海北部海域鉆獲的夾雜著白色顆粒狀可燃冰的海底沉積物
可用于鉆探可燃冰的“藍鯨1號”鉆井平臺
例1、現代社會對能量的需求量越來越大，下列不屬于新能源的是（ ）
A.核能
B.天然氣
C.可燃冰
D.風能
課堂典例
【答案】B
【解析】石油、煤、天然氣屬于化石燃料，不屬于新能源，太陽能、風能、水能、核能、可燃冰等屬于新能源。故選B。
例2、下列屬于不可再生能源的是（ ）
A.煤
B.潮汐能
C.風能
D.氫能
課堂典例
【答案】A
【解析】A、煤屬于化石燃料，不能短時期內從自然界得到補充，屬于不可再生能源，故選項正確。B、水能能屬于可再生能源，故選項錯誤。C、風能屬于可再生能源，故選項錯誤。D、氫能屬于可再生能源，故選項錯誤。故選A。
模塊二 清潔能源的開發利用
前情提要
化石能源的大量使用使我們面臨日益嚴峻的環境問題。為持續探索能源綠色、低碳的高質量發展之路,我們需要加強傳統能源與新能源的優化組合，開發利用清潔、可再生能源。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
1.太陽能
目前人類所使用的能源絕大部分來自太陽。太陽不斷地向地球輻射能量。綠色植物通過光合作用吸收太陽能，動物食用植物間接利用太陽能，化石燃料蘊藏的能量也來自遠古時期生物體所吸收和利用的太陽能。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
交流討論：
盡管太陽輻射到地球的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，每秒也已高達 1.73xJ。太陽每秒照射到地球上的能量相當于燃燒 500萬噸優質煤釋放的能量。太陽能的開發和利用引起科學家的廣泛關注。請你提出可能的太陽能利用途徑，并與同學討論交流。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
以下是一些可能的太陽能利用途徑：
1. 太陽能光伏發電：通過光伏電池將太陽能直接轉化為電能，可用于家庭、企業和公共設施的供電。
2. 太陽能熱水器：利用太陽能加熱水，用于生活熱水供應和供暖。
3. 太陽能光熱發電：利用大規模的反射鏡將太陽光聚焦，產生高溫蒸汽驅動渦輪機發電。
4. 太陽能農業：用于溫室大棚的照明和溫度調節，促進農作物生長。
5. 太陽能交通：如太陽能汽車、太陽能飛機等。
6. 太陽能海水淡化：解決淡水資源短缺問題。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
被地球吸收的太陽能，可以通過多種形式的化學反應轉化為化學能,物質中的化學能又可以通過各種形式的化學反應轉化為熱能、光能或電能而釋放出來。利用太陽能可以加熱物體，如用于溫室、太陽能熱水器等。還可以把太陽能直接轉換成電能，如光伏發電等。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
2.生物質能
生物質能是太陽能經過光合作用以有機物質的形式固定下來的能源，這些有機物質通常稱為生物質。開發利用生物質能是開源節流、保護環境的重要措施。生物質能的應用有不同的形式，可以將生物質作為燃料燃燒,也可以借助化學方法將生物質轉化為沼氣、乙醇等,作為燃料使用。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
沼氣
乙醇
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
乙醇
俗稱酒精
化學式為O
無色透明、具有特殊香味的液體
易揮發,能與水以任意比例互溶，
是重要溶劑
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
乙醇在空氣中易燃燒,燃燒時產生淡藍色火焰,生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱。
乙醇燃燒的化學方程式是:
O+3 2C+3O
點燃
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
乙 醇 汽 油
燃料乙醇指以糧食及各種植物纖維為原料，通過生物發酵等途徑獲得的可作為燃料使用的乙醇。將10%的燃料乙醇和90%的普通汽油調和即可得到符合我國國家標準的乙醇汽油。它抗爆性能好，能有效降低汽車尾氣中有害物質的排放。同時，由于生產乙醇的原料來源廣泛，具有可再生性，因此燃料乙醇具有較好的經濟效益和社會效益。
拓展視野
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
3.氫能
氫氣是一種可燃性氣體,它在氧氣中完全燃燒放出的熱量多(是等質量甲烷完全燃燒放出熱量的2倍多);水可以作為制取氫氣的原料(可分解水制取氫氣),資源不受限制;氫氣的燃燒產物是水,不會污染環境。因而,氫能被人們看作是理想的“綠色能源”。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
交流討論：
1.我們已學過幾種制取氫氣的原理如鋅等活潑金屬與稀硫酸反應制取氫氣，電解水制取氫氣等。請寫出上述制取氫氣反應的化學方程式。
鋅與稀硫酸反應制取氫氣的化學方程式為：
Zn + S = ZnS +↑
電解水制取氫氣的化學方程式為：
2O 2↑ + ↑
通電
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
交流討論：
2.用電解方法可以使水分解為氫氣和氧氣，但要消耗大量的電能。科學家致力于研究用其他方法由水制取氫氣。試說明利用太陽能獲得氫氣的優點。
① 清潔環保：太陽能是一種清潔能源，使用過程中不會產生污染物，制取的氫氣燃燒后也只生成水，對環境友好。
②可再生：太陽能取之不盡、用之不竭，不會面臨資源枯竭的問題。
③降低成本：相比電解水消耗大量電能，利用太陽能可以減少對傳統能源的依賴，降低制取氫氣的成本。
④可持續發展：有助于推動能源結構的優化和可持續發展，減少對有限化石能源的依賴。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
氫能的開發與利用是當今全球矚目的研究方向。利用太陽能分解水獲得氫氣,其中最為關鍵的綠色催化技術已有重大突破。此外,高效、價廉的儲氫材料的研究也不斷取得進展。
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
2010年上海世博會就已使用氫燃料電池汽車作為觀光車輛。
2016年,我國首條氫能源城市公交車示范線路在廣東佛山開通。
2017年10月，世界首列使用氫燃料電池的有軌電車在河北唐山投人運營。2020年,我國的氫能無人機飛行續航時間刷新世界紀錄。
使用氫燃料電池的有軌電車 氫能無人機
探究新知
清潔能源的開發利用
任務三
氫能作為新能源有很多優點，被人們看作是理想的“綠色能源”。目前氫能的開發利用還存在一些困難，難以得到廣泛應用。
用辯證的觀點對使用氫能源可能出現的利弊進行分析，從某一方面提出解決問題的設想或方案。
批判性思維
例3、下列能源中，不會對環境造成污染而且取之不盡的是（ ）
A.石油
B.天然氣
C.煤
D.太陽能
課堂典例
【答案】D
【解析】煤、石油、天然氣屬于化石能源，化石能源是有限的資源，而太陽能是不會對環境造成污染而且取之不盡的能源，觀察選項.故選D.
例4、太陽能是人類優先開發和利用的新能源之一，下列有關太陽能的利用中屬于太陽能直接轉化為熱能的是( )
A.綠色植物的光合作用
B.太陽能熱水器
C.太陽能交通信號燈
D.首架環球航行的太陽能飛機
課堂典例
【答案】A【解析】A.綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能故A選項正確;B.太陽能熱水器通過熱傳遞的方式將太陽能轉化為水的內能，故B選項錯誤;C.太陽能交通信號燈是利用光電轉換裝置，將太陽能轉化為電能，再將電能轉化為信號燈的光能，故C選項錯誤;D.首架環球航行的太陽能飛機是利用光電轉換裝置，將太陽能轉化為電能，再將電能轉化為飛機的機械能，故D選項錯誤。故選A。
模塊三 化學電池的廣泛應用
探究新知
化學電池的廣泛應用
任務四
化學能 熱能、機械能 電能
化石燃料
燃燒
效率低
污染環境
化學能 電能
存儲
轉化
體積小、使用方便、能量轉化效率高
傳統：
化學電池：
探究新知
化學電池的廣泛應用
任務四
常見的化學電池
生活中常見的化學電池有干電池、蓄電池、鋰離子電池等。
干電池因填裝的化學物質是不能流動的糊狀物而得名，使用方便，廣泛應用于電筒、電子鐘等，以及國防、科研、航空等各個領域。
蓄電池是一種能夠通過化學反應實現再充電的裝置。鉛蓄電池較為常見，常用于車輛電力系統、移動電源和照明系統等。
鋰離子電池具有體積小、電壓高、使用壽命長、相對環保等優點，主要應用于電動汽車、智能設備等領域。
拓展視野
探究新知
化學電池的廣泛應用
任務四
干電池 蓄電池 鋰離子電池
探究新知
化學電池的廣泛應用
任務四
【拓展實驗】
用砂紙擦去銅片和鋅片表面的氧化膜。用導線將銅片和鋅片分別連接到電流表的正極和負極，然后把銅片和鋅片一起插入盛有硫酸銅溶液的燒杯中。
實驗中，電流表的指針是否發生了偏轉 從能量轉化角度分析，該現象說明了什么
探究新知
化學電池的廣泛應用
任務四
實驗現象:實驗中，電流表的指針會發生偏轉。
實驗結論：從能量轉化角度分析，該現象說明了化學能轉化為了電能。銅片和鋅片在硫酸銅溶液中形成了原電池，發生了氧化還原反應，產生了電流，實現了化學能向電能的轉化。
探究新知
化學電池的廣泛應用
任務四
高新區打造全釩液流電池儲能核心技術
化學電池種類繁多,在生產生活、高新科技、國防等領域都有廣泛的應用。化學電池的廣泛使用，提高了能量轉化效率，使人們的生活更加便捷，促進了社會的可持續發展。
軍警用鋰電池
軍用低溫鋰電池
例5、下列屬于化學能轉化為電能的是( )
A.天然氣燃燒
C.電動車充電
B.干電池放電
D.風力發電
課堂典例
【答案】 B
【解析】A、天然氣燃燒是化學能轉化為熱能，故A錯誤;
B、干電池放電是化學能轉化為電能，故B正確
C、電動車充電是電能轉化為化學能，故c錯誤;
D、風力發電是機械能轉化為電能，故D錯誤,
故選B。
例6、下列有關化學電池的說法不科學的是（ ）
A.化學電池是一種將化學能轉換為電能的裝置
B.干電池放電之后還能再次充電使用
C.化學電池用完后不能隨意丟棄
D.氫氧燃料電池使用的能源是可再生能源
課堂典例
【答案】B
【解析】A項,化學電池是一種通過發生化學反應將化學能直接轉換為電能的裝置;B項，目前我們常用的電池有一次電池，如干電池等,這類電池用后不能充電再次使用，其次還有二次電池,如蓄電池,手機電池等,這類電池用完電后，可繼續充電再次使用；C項,電池中的固體廢棄物含鉛、鎘、汞等金屬,會對環境造成污染,故不應該隨意丟,應該放在指定的地方分類問收；D項,氫氧燃料電池的原料是氫氣和氧氣，二者均是可再生能源。故選B。
課堂總結
模塊四 練習與實踐
1、下列不屬于化石燃料的是（ ）
A.煤
B.石油
C.天然氣
D.乙醇
課堂典例
【答案】D
【解析】天然氣、煤、石油均屬于化石燃料;乙醇具有可燃性，可作燃料，但不屬于化石燃料，故選:D。
2、下列敘述中，不正確的是（ ）
A.化石燃料在地球上的蘊藏量并不是無限的
B.煤和石油只要完全燃燒，就不會對大氣造成污染
C.人類必須節約現有的能源，并大力開發新能源
D.對煤和石油要合理開發，綜合利用
【答案】D
【解析】化石燃料是古代的動植物遺體經過上千萬年形成的，屬于不可再生的能源，所以ACD都正確:化石燃料都含有碳元素，不完全燃燒都會生成有毒的一氧化碳，會污染空氣所以B錯誤.故答案為B.
分層作業
3、下列關于煤、石油和天然氣的說法錯誤的是（ ）
A.都屬于化石燃料
B.都是混合物
C.在地球上的儲量有限，都是可再生能源
D.完全燃燒都有二氧化碳生成
課堂典例
【答案】C
【解析】煤、石油和天然氣都是化石燃料,在地球上的儲量有限,都是不可再生能源,故A、B項正確;它們都是由多種物質組成的混合物,故C項錯誤;它們都含有碳元素,所以完全燃燒都有二氧化碳生成,故D項正確。
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