資源簡介

(共78張PPT)
第2節 能源的綜合利用
第1節 化學與人類健康
人體所需的營養物質
結晶牛胰島素的合成
水、礦物質、糖類、蛋白質、油脂和維生素
碘酒顯影 方志敏烈士的故事
蛋白質是構成人體細胞的基礎物質
1965年9月世界上首次人工合成蛋白質
藥物的獲得與合理使用
屠呦呦及其團隊發現了青蒿素
提純各種天然化合物,是人類獲取藥物的途徑
阿司匹林
柳樹類植物提取物具有消炎鎮痛作用
以水楊酸為原料制得阿司匹林
能源是自然界給予人類的寶貴財富
它與人類進步和社會發展休戚相關
能源安全是國家安全的重要組成部分
能源：能為人類提供所需能量的資源
能源：能為人類提供所需能量的資源
我國首臺自動跟蹤太陽能高效發電站在泉城濟南省科技館門前安裝完成。
太陽能路燈
太陽能
像化石燃料、太陽能、地熱能、風能、電能、核能等能夠提供能量的物質或資源,都是能源。能源根據可否循環再生分為可再生能源和不可再生能源。
電能 化石燃料（煤、石油、天然氣）
太陽能 氫能 核能
太陽能 風能 地熱能
核能 化石燃料（煤、石油、天然氣） 可燃冰
中國節能標志
化石燃料的合理使用
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。
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、石油、天然氣是當今世界上最重要的化石燃料(又叫礦物燃料)，化石燃料是重要的燃料和重要的能源。
石油
煤
天然氣
C(H、O、N、S)
C、H
CH4
煤
如果把煙煤隔絕空氣加強熱煤可以分解成
焦爐煤氣 是重要的燃料
這種煤的處理方法稱為煤的干餾或煉焦
這可是化學變化
焦碳：是冶金工業的重要原料
煤焦油：是化工生產的重要原料
在特殊設備里，在高溫下能生成煤氣
煤氣是一種經濟方便、清潔衛生燃燒效率很高的燃料
煤：工業的糧食
石油是成分復雜的液態混合物,主要含碳、氫元素,還含有氧、氮、硫等元素。
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。
甲烷完全燃燒的化學方程式是:
點燃
CH4+2O2——→CO2+2H2O
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
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孩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。
石油的分餾
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。
運用化學方法綜合利用化石燃料,可以得到許多重要的化工產品。利用這些化工產品可以制備許多有機化合物,并進一步制造性能優良的合成材料。
化石燃料及其煉制得到的燃油,在燃燒釋放大量熱的同時,也產生大量二氧化碳氣體,加劇了溫室效應;煤直接燃燒時,還產生一些氮、硫的氧化物和粉塵,若不加以處理,將造成大氣污染。
怎樣充分合理利用有限的化石燃料資源減少化石燃料燃燒造成的環境問題，尋找更好的替代能源,是人們需要不斷探索的課題。
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
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。
清潔能源的開發利用
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。
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。
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 1.73×1017J。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。
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
光伏發電
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不來的能源，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。
乙醇俗稱酒精，化學式為C2H6O.是一種無色透明、具有特殊香味的液體。
乙醇易揮發，能與水以任意比例互溶,是工業上重要的溶劑。
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:
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。
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。
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”。
1.我們已學過幾種制取氫氣的原理，
鋅這樣活潑金屬與稀硫酸反應制取氫氣電解水制取氨氣等
請寫出上述制取氨氣反應的化學方程式。
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。
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。
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入運營。
2020年，我國的能無人機飛行續航時間刷新世界紀錄。
批判性思維
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
化學電池的廣泛應用
長久以來，人們在生產和日常生活中使用的電能，大多是依靠燃燒化石燃料,將化學能轉化為熱能、機械能,再轉化成電能,轉化的效率低,還存在環境污染等問題。
化學電池是一種能量轉化與儲存的裝置,可以將化學能轉化為電能，具有體積小、使用方便、能量轉化效率高等許多優點。
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。
常見的化學電池
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。
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(圖9-20)
實驗中，電流表的指針是否發生了偏轉
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。
D
第2節 能源的綜合利用
化石燃料的合理使用
拓展視野
煤是成分復雜的固態混合物
天然氣——最主要的成分是甲烷
可燃冰——自然存在的天然氣水合物
生物質能 乙醇汽油 抗爆性能好
二、清潔能源的開發利用
太陽能——溫室、太陽能熱水器光伏發電
氫能——是理想的“綠色能源”
三、化學電池的廣泛應用
將化學能轉化為熱能、機械能,再轉化成電
化學電池有干電池、蓄電池、鋰離子電池

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