能源的充分利用太阳能、生物质能和氢能的利用

1、化学反应原理 专题1 化学反应与能量变化 第一单元第一单元 化学反应中的热效应化学反应中的热效应 能源的充分利用能源的充分利用化学化学2 专题专题2 化学反应与能量转化化学反应与能量转化第四单元第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用太阳能、生物质能和氢能的利用能源1.1.什么是能源？什么是能源？是可以提供能量的自然资源。是可以提供能量的自然资源。2.2.常见的能源有哪些？常见的能源有哪些？主要包括：化石燃料、太阳能、风能、水能、主要包括：化石燃料、太阳能、风能、水能、潮汐能、核能等潮汐能、核能等能源是如何分类的？一次能源一次能源：直接直接取自自然界，取自自然界，没有加工转换没有加工转换的各种的

2、各种能量和资源。能量和资源。可再生能源：水能；可再生能源：水能；不可再生能源：煤、石油、天然气等化石能源不可再生能源：煤、石油、天然气等化石能源新能源：太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能、核能新能源：太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能、核能二次能源二次能源：由一次能源由一次能源经过加工经过加工转换后得到的能源转换后得到的能源电能、焦炭、汽油、煤气、酒精、氢能、蒸汽等。电能、焦炭、汽油、煤气、酒精、氢能、蒸汽等。定义：在定义：在101kPa下，下，l mol物质物质完全燃烧完全燃烧的反应热的反应热.衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量 定义：在定义：在101k

3、Pa时，时，l g物质物质完全燃烧完全燃烧的反应热的反应热.一、标准燃烧热一、标准燃烧热1、标准燃烧热与热值的定义、标准燃烧热与热值的定义2、关于标准燃烧热的理解：、关于标准燃烧热的理解：研究条件：研究条件：101 kPa燃烧物燃烧物的物质的量：的物质的量：1 mol反应程度：反应程度：完全燃烧完全燃烧生成的产物是生成的产物是稳定的氧化物稳定的氧化物如：如：CCO2(g)；HH2O(l)；SSO2(g)；ClHCl(g)；NN2(g)【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？答：答： 燃烧放出的热量与燃烧放出的热量与物质的量物质的量多少多少有关

4、有关，燃烧的，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物的可燃物； 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态形态，而，而研究标准燃烧热必须是研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物生成稳定的氧化物。 所以，不同物质量的同一物质完全燃烧，放出的热所以，不同物质量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。量可能不同，但标准燃烧热是一定的。H2(g) O2(g)= H2O(l) H= 285.8kJ/mol 21 由于计算燃烧热时，由于计算燃烧热时，可燃物质是以可燃物质是以1

5、 mol 1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数学计量系数常出现分数。常出现分数。2、研究物质标准燃烧热的意义、研究物质标准燃烧热的意义 了解化学反应完成时产生热量的多少，了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能以便更好地控制反应条件，充分利用能源。源。概念辨析：概念辨析：1.下列各组物质的标准下列各组物质的标准燃烧热燃烧热相等的是相等的是：（：（ ）A.碳和一氧化碳碳和一氧化碳 B.1mol碳和碳和2mol碳碳C.1mol乙炔和乙炔和2mol碳碳 D.淀粉和纤维素淀粉和纤维素BH2(g)+1/2O2(g)

6、=H2O(l) = -285.8 kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) = -241.8 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) = -483.6 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) = -571.6 kJ/molH2.已知热化学方程式：已知热化学方程式：则氢气的则氢气的标准标准燃烧热为：燃烧热为：285.8 kJ/mol例：例：10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放，放出的热量能使出的热量能使500gH2O温度由温度由18升至升至62.4，则硫磺的标准燃烧热为则硫磺的标准燃烧热为 ，热化，热化学方程式为

7、学方程式为 。（已知每克水温度每升高（已知每克水温度每升高1 所需热量为所需热量为4.18J）297 kJmol-1S (s)O2(g)SO2 (g) H297kJmol-1、有关标准燃烧热的计算、有关标准燃烧热的计算小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系1mol反应物完全燃反应物完全燃烧时放出的热量；烧时放出的热量；不同反应物，不同反应物，标准标准燃烧热不同。燃烧热不同。生成生成1mol水时放出水时放出的热量；强酸与强的热量；强酸与强碱的中和热都约为碱的中和热都约为57.3kJ/mol 。标准燃烧热标准燃烧热中和热中和热相同点相同点不同点不同点能量变化能量变

8、化H标准标准含义含义放热反应放热反应H0；单位：；单位：kJ/mol 1mol可燃物可燃物生成生成1mol水水将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。料的方法之一。C+H2O=CO+H2已知：已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5KJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H2=-241.8KJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H3=-283.0KJ/mol 甲同学认为：甲同学认为：“煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。燃烧放出更

9、多的热量。” 乙同学认为：乙同学认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样，而将煤转化为水煤量与直接燃烧煤放出的热量一样，而将煤转化为水煤气会增加消耗，因此，将煤转化为水煤气得不偿失。气会增加消耗，因此，将煤转化为水煤气得不偿失。” 你认为他们说得有道理吗？你认为他们说得有道理吗？使燃料充分燃烧的使燃料充分燃烧的措施措施：（1）通入充足且适量的空气；）通入充足且适量的空气；（2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。增大燃料与空气的接触面。二、能源利用与节能措施 能源能源就是能提供能量的自然资源，

10、包括化石燃料（就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、煤、石油、天然气石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。展和科学技术水平。 煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。 但它们的蕴藏有限，且不可再生。但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法解决的办法 ：开源节：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。 节约能源的

11、重要措施：节约能源的重要措施：科学地控制燃烧反应，使燃料科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧充分燃烧，提高能，提高能源的利用率。源的利用率。资料卡资料卡通过降低反应温度的节能措施通过降低反应温度的节能措施P11阅读材料阅读材料 第四单元第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用太阳能、生物质能和氢能的利用石油石油 40年年天然气天然气 5 0 年年煤煤 炭炭 240年年 能能 源源 危危 机机能源消耗速度加快风能风能生物质能生物质能太阳能新能源新能源潮汐能潮汐能地热能地热能 地球上最根本的能源是太阳能。地球上最根本的能源是太阳能。太阳每年辐射太阳每年辐射到地球表面的能量约为到地球表面的能量约为510

12、19kJ，相当于目前全世，相当于目前全世界能耗的界能耗的13000倍。倍。太阳能的利用太阳能的利用太阳能一、太阳能的资源特点一、太阳能的资源特点优点优点1）资源丰富总量最大）资源丰富总量最大2）分布最广无需运输）分布最广无需运输3）最洁净）最洁净缺点缺点 有不稳定因素有不稳定因素 受各种因素（季受各种因素（季节、地点、气候等）的影响节、地点、气候等）的影响讨论：大家知道日常生活中有哪些利讨论：大家知道日常生活中有哪些利用太阳能的实例？用太阳能的实例？ 太阳能光热转换技术的产品最多。如太阳能光热转换技术的产品最多。如热水器、开水器、干燥器、采暖和制冷、热水器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太

13、阳房、太阳灶和高温炉、海水淡温室与太阳房、太阳灶和高温炉、海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具。疗器具。 太阳能电池的应用范围很广。例如人太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫星、无人气象站、通讯站、电视中继造卫星、无人气象站、通讯站、电视中继站、太阳钟、电围杆、航标灯、铁路信号站、太阳钟、电围杆、航标灯、铁路信号灯。灯。光能光能热能热能太阳炉太阳炉太阳灶太阳灶热水器热水器大棚大棚二、太阳能的利用方式二、太阳能的利用方式光能光能电能电能太阳能发电太阳能发电美国军用太阳能发电帐篷美国军用太阳能发电帐篷3、光化学能转化、光化学能转化 运用：选择芒硝晶体

14、运用：选择芒硝晶体(十水合硫酸十水合硫酸钠晶体钠晶体)白天吸收热量溶解白天吸收热量溶解,晚上放晚上放出热量结晶出热量结晶.白天阳光下：白天阳光下：Na2SO410H2O=Na2SO4+10H2O夜里气温下降：夜里气温下降：Na2SO4+10H2O = Na2SO410H2O吸热吸热放热放热化学方程式：化学方程式：6H2O + 6CO2 C6H12O6 +6O2光光叶绿素叶绿素4、光生物质能转换、光生物质能转换原理：通过地球上众多植物的光合作用，原理：通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射转化为生物质能将太阳辐射转化为生物质能本质：光能本质：光能化学能化学能(C6H10O5)n +nH2O n

15、C6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g) 6H2O(l)+6CO2(g) H=-2804kJ/mol淀粉、纤维素淀粉、纤维素葡萄糖葡萄糖 太阳能利用的实例太阳能利用的实例 能量转化形式能量转化形式 备注备注地膜、大棚、温室、高温太阳炉、太阳能热水器，放射式太阳灶等光-热转换光-生物质能转换的本质也是光-化学能的转换太阳能灯、太阳能汽车、太阳能发电站等光-电转换利用太阳能辐射和催化剂可以使水分解制得氢气光-化学能转换植物光合作用光-生物质能转换二、生物质能二、生物质能生物质能生物质能生物质能生物质能来源于来源于植物及其加工产品贮存植物及其加工产品贮存的能量。的能量。生物质生物质包括农业废

16、弃物（如植物的秸秆、包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、城市与枝叶）、水生植物、油科植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。工业有机废弃物、动物粪便等。生物质能的利用拾柴背秸秆的老大爷晾晒在墙上的干牛粪用沼气做饭的农妇生物质能源是一种理想的可再生能源，生物质能源是一种理想的可再生能源，其具有以下其具有以下特点特点：可再生性；可再生性；低污染性低污染性 ；广泛的分布性广泛的分布性 。生物质能的利用生物质能的利用1、直接燃烧、直接燃烧注释注释:用纤维素（用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的代表植物枝叶的主要成分主要成分（C6H10O5)n +6n O26n CO2 +5

17、n H2O点燃缺点缺点: 生物质燃烧生物质燃烧过程的生物质能过程的生物质能的净转化效率在的净转化效率在2040之间。之间。2、生物化学转换、生物化学转换a、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气b、用含糖类、淀粉（、用含糖类、淀粉（C6H10O5）n较多较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，制的农作物（如玉米、高粱）为原料，制取乙醇。取乙醇。催化剂催化剂（C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2发酵2、生物化学转换、生物化学转换乙醇汽油是用乙醇汽油是用90%的普的普通汽油与通汽油与10%的燃料乙的燃料乙醇调和而成。

18、首先，乙醇醇调和而成。首先，乙醇汽油增加汽油中的含氧量，汽油增加汽油中的含氧量，使使燃烧更充分燃烧更充分，有效地降，有效地降低了尾气中有害物质的排低了尾气中有害物质的排放；第二，有效提高汽油放；第二，有效提高汽油的标号，使的标号，使发动机运行更发动机运行更平稳平稳；第三，可有效消除；第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位的及排气管、消声器部位的积炭，可以积炭，可以延长主要部件延长主要部件的使用寿命的使用寿命。 复杂的化学反应复杂的化学反应生物质生物质可燃性气体可燃性气体3、热化学转换、热化学转换阅读课本阅读课本50页拓展视野，小结用焚页拓展视野，小结用

19、焚烧的方法处理垃圾有什么优点？烧的方法处理垃圾有什么优点？1、减轻了垃圾占地给城市造成的压力、减轻了垃圾占地给城市造成的压力2、焚烧产生热量发电、焚烧产生热量发电3、焚烧的余热可以取暖、焚烧的余热可以取暖4、残渣可以修桥铺路、残渣可以修桥铺路理想的清洁能源理想的清洁能源三、氢能三、氢能1.氢能的三大优势氢能的三大优势和两大缺陷是什么？和两大缺陷是什么？2.氢能的产生方式氢能的产生方式1）电解水制得）电解水制得2）以天然气、石油和煤为原料，在高）以天然气、石油和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得温下与水蒸气反应制得3）以天然气、石油和煤为原料，用裂）以天然气、石油和煤为原料，用裂解法制得解法制得4）工业副产品）工业副产品5）生