化学九年级下册（2024）第二节 化学与能源开发获奖教学作业课件ppt

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2022 年新课标强调，在“化学与能源开发”这部分，学生应了解能源的分类及常见能源的转化方式。掌握化学能与其他形式能量相互转化的原理，认识化学在能源开发中的关键作用。能通过实验探究和案例分析，理解新能源开发的重要性和面临的挑战。培养学生的能源意识和创新思维，引导学生关注能源的可持续利用，形成节约能源、保护环境的观念，鼓励学生积极参与能源相关的实践活动和社会讨论。
形成 “化学变化伴随能量变化” 的观念，理解化学能与热能、电能等其他形式能量之间可以相互转化，并能从能量转化的角度认识化学反应的价值。认识到能源是人类生存和发展的重要物质基础，了解不同类型能源的特点和利用方式，树立正确的能源观，理解可持续发展的能源战略的重要性。
通过对原电池原理的探究和学习，培养学生的逻辑思维能力，能够从宏观现象和微观粒子的变化两个角度分析原电池反应的本质，理解氧化还原反应在原电池中的应用。运用比较、分类、归纳等方法，对不同的能源进行分类和比较，分析各种能源的优缺点，培养学生的系统思维能力和综合分析问题的能力。
经历原电池实验的探究过程，学会提出问题、作出假设、设计实验方案、进行实验操作、收集和分析实验数据、得出结论等科学探究的方法和步骤，提高学生的科学探究能力。通过对新能源开发利用的资料收集和讨论，培养学生的自主学习能力和信息收集处理能力，能够对新能源的发展前景和面临的挑战提出自己的见解和建议。
培养学生严谨的科学态度，在实验探究和学习过程中尊重事实、注重证据，勇于质疑和创新。使学生认识到能源开发和利用对社会发展和环境的重要影响，增强学生的环保意识和社会责任感，引导学生关注能源问题，积极参与到能源节约和新能源开发的行动中来。通过了解我国在材料科学领域的成就和发展，增强学生的民族自豪感和自信心，培养学生的爱国主义情怀。
人类社会的发展离不开能源。目前人类利用最多的能源是煤、石油、天然气等化石燃料，而化石燃料正面临着日益枯竭的危机，且化石燃料的使用还会导致碳排放量的增加。开发利用清洁而又高效的新能源，是21世纪人类面临的重要课题。
随着科学技术的发展，新能源及相关技术的开发应用不断取得突破，太阳能、核能、风能、水能和潮汐能等新能源不断走进我们的生活。化学科学在新能源的开发利用中发挥了重要作用。
太阳能的利用 水能的利用
风能的利用 核能的利用
模块一 清洁高效的氢能
任务二：清洁高效的氢能
【观察思考】认识氢气燃料2022年北京冬季奥运会的火炬“飞扬”是冬奥会重要的形象元素之一，其中一个科技亮点是采用氢气作为燃料。根据你所知道的有关氢气的知识，就氢气用作燃料的优点与同学进行讨论、交流：1. 氢气燃烧产生的热量； 2. 氢气燃烧的产物；3. 制取氢气的原料；4. ……
北京2022年冬奥会火炬
几种燃料燃烧热值的比较
1. 氢气燃烧产生的热量。 氢气燃烧产生的热量相当可观。每摩尔氢气完全燃烧生成液态水时，约能释放 285.8 千焦的热量。这使得氢气成为一种具有潜力的高能量燃料。与传统燃料相比，它燃烧产物只有水，清洁环保。然而，要广泛利用其热量，还面临储存、运输等难题。但随着技术进步，未来有望在能源领域发挥重要作用。
3. 制取氢气的原料。 制取氢气的原料多样。常见的有水电解，将水分解为氢气和氧气。此外，还有以天然气、煤炭等化石燃料为原料，通过重整反应获取氢气。工业上也会利用含氢的工业副产品，如焦炉煤气等。未来，利用生物质等可再生资源制取氢气也具有广阔前景。不同原料各有特点，选择取决于成本、技术和环保等因素。
氢气燃烧的热值比化石燃料高很多
氢气可以由水制得， 燃烧后又成水，不污染环境
氢能是未来最理想的能源，具有广阔的开发前景
用电解水的方法制取氢气消耗电能太多，成本太高。化学家正在积极研究如何以低廉的成本制取大量的氢气。其中，寻找合适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气，是最理想的制氢方法。
利用太阳能获得氢气的优点。①清洁环保：太阳能是一种清洁能源，使用过程中不会产生污染物，制取的氢气燃烧后也只生成水，对环境友好。②可再生：太阳能取之不尽、用之不竭，不会面临资源枯竭的问题。③降低成本：相比电解水消耗大量电能，利用太阳能可以减少对传统能源的依赖，降低制取氢气的成本。④可持续发展：有助于推动能源结构的优化和可持续发展，减少对有限化石能源的依赖。
氢气的储存由于氢气是一种易燃易爆的气体，难液化，储存和运输既不方便也不安全，如何安全储存氢气是氢能开发研究的又一关键问题。目前，人们发现某些合金如 Ti-Fe、Ti-Mn、La-Ni 等都具有吸收氢气的能力，其中 La-Ni 储氢合金在常温、0.152 MPa下就可释放出氢，已用于氢能汽车和燃料电池中氢的储存。新型储氢合金材料的研制和应用对氢能开发具有重要的意义。
任务二：无机非金属材料
2010年上海世博会就已使用氢燃料电池汽车作为观光车辆。2016年,我国首条氢能源城市公交车示范线路在广东佛山开通。2017年10月，世界首列使用氢燃料电池的有轨电车在河北唐山投人运营。2020年,我国的氢能无人机飞行续航时间刷新世界纪录。
使用氢燃料电池的有轨电车 氢能无人机
氢能源有哪些应用呢？
在工业领域，用于石油精炼、合成氨等化工过程。
能源方面，可作为燃料电池的燃料，为汽车等提供动力，实现零排放。
丰田全新氢燃料电池车Mirai
航天领域，液氢是火箭的重要燃料。
氢气还用于冶金，能还原金属氧化物。
【答案】C【解析】A、氢气燃烧只生成水，属于清洁能源，该选项叙述正确;B、煤和石油均为化石燃料，属于不可再生能源，必须综合利用以提高利用效率，该选项叙述正确;C、二氧化硫、二氧化氮等会引起酸雨，但二氧化碳会引起温室效应，而不是酸雨，该选项叙述不正确;D、使用车用乙醇汽油可以减少污染，且乙醇汽油中含有乙醇和汽油，属于混合物，该选项叙述正确。故选C。
例2、下列关于氢气燃烧反应的叙述中，不正确的是( )A.2g氢气与16g氧气反应生成18g水B.参与该反应的氢气和氧气的分子个数比为2:1该反应说明氢、氧两种元素只能组成一种物质C.D.某新能源汽车利用该反应提供动力，该车的尾气无污染
例3、科学家提出了一种最理想的获得氢能源的循环体系(如图)。下列说法不正确的是（ ）A.氢能源目前没有被广泛利用B.光分解催化剂在化学反应前后质量和性质会改变C.该氢能源循环体系能实现将太阳能转化为电能D.分解的水的质量等于生成的氧气和氢气的质量和
【答案】B【解析】A、由于氢能源储存困难等，目前还没有被广泛应用，故A不符合题意;B、光分解催化剂在化学反应前后质量和化学性质不会改变，物理性质可能会发生改变，故B符合题意;C、该氢能源循环体系最终转化为电能，能实现将太阳能转化为电能，故C不符合题意;、D、根据质量守恒定律，分解的水的质量等于生成的氧气和氢气的质量和，故D不符合题意；故选B。
模块二 应用广泛的化学电池
任务三：应用广泛的化学电池
手机中的锂电池 遥控器中的锌锰干电池 电动汽车中的蓄电池等
体积小
日常生活和生产中应用极为广泛的化学能源
你知道电池里的电能是怎样产生的吗？
【活动探究】化学反应能否产生电能1. 观察干电池的剖面图，查阅相关资料，了解这些物质分别有什么作用？2. 把一块锌片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。3. 用导线将上述实验中的锌片和碳棒连接起来，并在导线中间连接一个灵敏电流计，观察现象。与步骤 2 中的现象对比，有何异同？由此你能得出什么结论？
锌片、碳棒与稀硫酸的反应
1. 观察干电池的剖面图，查阅相关资料，了解这些物质分别有什么作用？ 干电池中的锌筒通常作为负极，参与电池的电化学反应。石墨棒是正极，能传导电子。糊状的氯化铵和二氧化锰等物质构成电解质，促进离子的移动和电荷的传递。锌筒中的锌在反应中逐渐被消耗，从而产生电能。
实验现象：在步骤2中，单独将锌片和碳棒插入稀硫酸，锌片表面会产生气泡，碳棒表面无明显现象。在步骤3中，用导线连接锌片和碳棒，并连接灵敏电流计，会发现电流计指针发生偏转，同时锌片表面气泡产生速度加快，碳棒表面可能也有少量气泡产生。与步骤2对比，步骤3产生了电流，说明形成了原电池，化学能转化为电能。由此可得出结论：当锌片和碳棒通过导线连接并浸入稀硫酸中时，能形成原电池，发生氧化还原反应产生电能。
实验结论：上述实验表明，通过化学反应，不仅能实现物质转化，还能实现能量转化。而上述将化学能直接转化为电能的装置称为化学电池。
自制果蔬电池把一块锌片和一块铜片平行地插入一个成熟的西红柿（其汁液呈酸性）中，用导线把锌片和铜片连接起来，并在导线中间接入音乐贺卡上的小喇叭，听一听是否会发出声音。
1. 化学能通过化学反应可以转化成热能、光能和电能等，利用化学反应中的能量转化，人们可以开发新的能源。2. 氢能是未来最理想的能源。3. 化学电池是一种将化学能转化成电能的装置。
例4、锌片、铜片和稀硫酸可构成化学电池，如图所示，实验中观察到铜片表面有气泡产生，电流表的指针发生偏转。下列关于实验的分析不正确的是（ ）A.实验前用砂纸打磨锌片和铜片，目的是除去其表面的氧化膜B.该装置将化学能转化为电能C.该实验过程中，溶液由无色变为蓝色D.随着反应的发生，产生气泡的速率变慢，可能的原因是稀硫酸浓度变小
【答案】C【解析】A、实验前用砂纸打磨锌片和铜片，因为金属易与氧气反应，故目的是除去其表面的氧化膜，故正确;B、化学电池是将化学能直接转变为电能的装置，故正确;C、铜和稀硫酸不能发生反应，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该实验过程中，溶液始终为无色溶液，故错误;D、随着反应的发生，硫酸逐渐被消耗，硫酸浓度变小，反应物浓度变小，则产生气泡的速率变慢，故正确;故选C。
例5、下列化学电池属于高效、环境友好电池的是( )A.镍镉电池B.锌锰电池C.氢氧燃料电池D.铅蓄电池
【答案】C【解析】A、镍镉电池中含有镍、镉重金属，对环境有污染，故A错误;B、锌锰电池中含有锌、锰元素，对环境有污染，故B错误;C、氢氧燃料电池最终生成水，水对环境无污染，故C正确，D、铅蓄电池中含有铅重金属，对环境有污染，故D错误;故选C。
例6、下列说法不正确的是( )A.尿素属于复合肥B.化学电池是将化学能转化为电能的装置C.用可降解塑料可以解决“白色污染”问题D.玻璃钢属于复合材料
【答案】A【解析】A、尿素含氮一种营养元素，属于氮肥，符合题意;B、化学电池是将化学能转化为电能的装置，说法正确，不符合题意;C、用可降解塑料可以解决“白色污染”，保护环境，不符合题意;D、玻璃钢是由玻璃纤维和有机高分子材料复合而成，属于复合材料，不符合题意.故选A。
1、下列关于化学学科基本观念的说法中，不正确的是( )A.微粒观--热胀冷缩是因为微粒自身体积大小发生改变B.守恒观化学反应前后元素的种类、质量不变C.能量观化学电池可以将化学能转化成电能D.变化观-碳酸钠和氢氧化钠在一定条件下可相互转化
【答案】A【解析】A、热胀冷缩，是因为微粒间的间隔发生了改变，故选项说法错误。B、由质量守恒定律，化学反应前后元素的种类、质量不变，故选项说法正确。C、化学电池放电时，可以将化学能转化成电能，故选项说法正确。D、碳酸钠和氢氧化钠在一定条件下可相互转化，碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，故选项说法正确，故选:A。
【答案】D【解析】A、用乙醇汽油替代部分燃油，用电动车逐步替代燃油车可以节约化石燃料，还能减少污染物的排放，符合该理念，不合题意;B、生活垃圾分类回收，实现垃圾资源化，还能减少污染物的排放，符合该理念，不合题意;C、新型化学电池取代干电池，减少重金属污染，能减少污染物的排放，符合该理念，不合题意;D、大量使用农药、化肥会造成水体污染和土壤污染，不符合该理念，符合题意。故选D。
2、2020年春晚《春风十万里》、《泉》等节目展现了当今美丽的中国风貌，呼吁我们必须践行"绿水青山就是金山银山"的理念，下列做法不符合该理念的是( )A.用乙醇汽油替代部分燃油，用电动车逐步替代燃油车B.生活垃圾分类回收，实现垃圾资源化C.新型化学电池取代干电池，减少重金属污染D.为提高农作物产量大量使用农药、化肥
3、下列叙述错误的是( )A.图书、档案不慎失火，灭火应该用水基型灭火器B.氢能虽然是理想能源，但制取成本高，贮存困难C.大力推广使用脱硫煤，以减少酸雨的形成D.车用乙醇汽油可在一定程度上减少汽车尾气的污染
【答案】A【解析】A、图书、档案不慎失火，用水基型灭火器灭火，会破坏图书、档案等，所以不应该用水基型灭火器，应使用二氧化碳灭火器，不会留下任何痕迹，不会造成二次损坏，故A说法错误:B、氢气燃烧产物只有水，对环境无污染，则氢能源是最清洁的能源，但氢气可通过电解水制取，制取成本高，且氢气属于易燃易爆气体，贮存困难，不能广泛应用，故B说法正确;