专题二四太阳能、生物质能和氢能的利用课件

第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用目标大浏览知识与技能目标简单了解太阳能、生物质能、氢能的利用现状。过程与方法目标通过查资料、上网等多种手段更多地了解太阳能、生物质能和氢能，培养学生科学探究精神。情感、态度与价值观认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和迫切性。要点大思考1.大自然利用太阳能最成功的是______________，在太阳光的作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为_______，进而生成____________，把____能转化为_____能。方程式为______________________________。动物体内的淀粉、纤维素在___的作用下，与____反应分解为_______，最后氧化为_____和_____，又释放出热量。2.生物质能来源于________________________能量。生物质能包括__________________________________________________________等。生物质能的利用主要有以下几种方式：（1）__________________________________________________________________________________________________________________；（2）_____________________________________________________________________________；（3）_________________________________；（4）_________________________________________________________________________。3.氢能利用的途径（1）_______________________；（2）_______________________；（3）_______________________。植物的光合作用葡萄糖淀粉、纤维素光化学6H2O+6CO2=C6H12O6+6O2酶水葡萄糖CO2H2O植物及其加工产品所储存的农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品，该方法又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品用油料植物所产生的生物油把生物质压制成成型状燃料（如块型、棒型燃料），以便集中利用和提高热效率燃料燃烧放热火箭燃料氢氧燃料电池归纳总结:1.太阳能利用形式概括太阳能利用的实例能量转化方式太阳能热水器太阳能转变为热能太阳聚光灶太阳能转变为热能太阳能电池太阳能转变为电能太阳能高温炉太阳能转变为热能光合作用光能转变为生物质能2.太阳能的利用方式直接利用太阳辐射能，基本上有下列四种方式：（1）光—热转换这是目前技术最为成熟、成本最为低廉、应用最为广泛的形式。其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如地膜、大棚、温室等。目前使用较多的一种形式是太阳能热水器，另一种形式是聚焦型集热器，如反射式太阳灶、高温太阳炉等。（2）光—电转换太阳能的大规模利用主要是用于发电，发电方式有两种：一种是光—热转换方式，另一种是光—电转换方式。①光—热—电转换方式的基本原理是利用太阳辐射热发电，一般是由太阳能集热器发电，由太阳能集热器将吸收的热能转换为蒸汽，再驱动汽轮机发电，后一过程与火力发电一样。太阳能的光—热—电转换的缺点是效率低，成本高，至少比普通火电站贵5~10倍。②光—电直接转换方式的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能。光—电转换的基本装置就是太阳能电池，它适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站等方面，尤其可以在分散的边远山区、高山荒漠、海岛和农村使用，以节省一些造价很贵的输线电路。（3）光—化学能转换20世纪90年代，我国一些农场农村地区，把装在密闭包装袋里的Na2SO4·10H2O晶体，白天放在阳光下暴晒，当温度达到25℃时，Na2SO4·10H2O晶体先失水，溶解吸热，夜里硫酸钠溶液结晶，重新析出水合晶体，释放热量，用于取暖。这是利用太阳能的一种简易方法。现在，人们已能利用太阳辐射能和催化剂使水分解（光解水）制得氢气。氢气是二级能源，用途很广，既可以作为燃料，又是化工原料。氢气可以用于合成天然气、石油。这是一种很有前途的光—化学能转换方式。水在地球上的储量是极为丰富的，利用太阳能从水制氢气是一种很有吸引力的途径，它也能从根本上改善目前人类利用能源的状况。（4）光—生物质能转换主要是通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射能转化为生物质能。光—生物质能转换的本质也是光—化学能的转换。学点2生物质能的利用交流研讨问题2：生物质能有哪些？在实际生活中有哪些应用？（1）生物质能是最安全、最稳定的能源，通过一系列转换技术，可以生产出不同品种的能源，如固化和炭化可以生产固体燃料，气化可以生产气体燃料，液化和植物油可以获得液体燃料，如果需要还可以生产电力等等。归纳总结:1.生物质能概念：生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。生物质包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油料植物、城市及工业有机废弃物、动物粪便等。2.生物质能应用①直接燃烧植物枝叶燃烧可表示为（C6H10O5）n+6nO26nCO2+5nH2O②生物化学转换将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧条件下，经沼气细菌的作用，生成沼气。沼气的主要成分是CH4，还含有CO2和少量H2S、PH3等。沼气也是应用十分广泛的气体燃料，在我国农村推广建造沼气池，不仅有效地利用生物质能，还能为农业生产提供优良的肥料。用含糖类、淀粉较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，在催化剂存在下、经水解和细菌发酵，可以制成乙醇。乙醇可以直接作为燃料，也可以和汽油混合，做发动机燃料（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2↑③热化学转换使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。例如，炉内加热固体生物质，同时通入空气或水蒸气，或者隔绝空气高温加热生物发生复杂的化学反应产生可燃气体。点燃酶发酵学点3氢能的开发与利用交流研讨问题3：什么是氢能？有哪些优点？氢能系统包括制氢、储氢、氢的应用三个方面，规模制氢和储氢是氢能研究和开发的两个重要领域。微生物制氢是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成本低并可与治理环境污染相结合等优点。归纳总结:1.制备（1）利用2H2O2H2↑+O2↑，但消耗大量电能；（2）利用2H2O2H2↑+O2↑，节约电能；（3）利用蓝绿藻低等植物和微生物在阳光作用下释放出氢气。2.优点（1）产物是H2O，不会污染环境。（2）来源丰富。（3）热效率高，由H2（g）+O2（g）=H2O（l）ΔH=-285.85kJ·mol-1可知燃烧1gH2可放出142.925kJ的热量，是燃烧等质量的汽油放热的3倍。（4）H2使用方便。

电解

光解光分解催化剂题型一各种能源的开发利用【例1】下列属于直接利用太阳辐射能的方式是()①光—热转换②光—电转换③光—化学能转换④光—生物质能转换A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④D【解析】太阳能利用的主要途径有光—热转换、光—电转换、光—化学能转换、光—生物质能转换。1.下列对于城市废弃物中生物质能的利用不合理的是()A.把废弃物拉到乡下找个地方埋掉B.对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供热和发电C.把废弃物进行生物化学转化获取甲烷D.让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃性气体对应训练A【解析】生物质能利用主要有以下方式：（1）直接燃烧，（2）生物化学能转换，（3）热化学能转换。埋掉既造成能源浪费，又能造成污染，因此A项错。2.能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题：（1）我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是（）A.煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用B.煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料合算C.煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重D.通过清洁技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率（2）乌克兰科学家用铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是__________________________________________________________。A、C、D使煤油油滴变为油雾，增大与氧化剂的接触面积，使煤油充分燃烧（3）乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，制取乙醇的两步化学方程式是___________________________________________________________；1.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367kJ热量，表示乙醇燃烧的化学方程式为_________________________________________________________。（4）一些科学家对以下三个反应很感兴趣：①3FeCl2+4H2OFe3O4+6HCl+H2②Fe3O4+3/2Cl2+6HCl=3FeCl3+3H2O+1/2O2③3FeCl33FeCl2+32Cl2科学家们利用上述反应