【大单元教学设计】11.2 化学与能源开发 课件--鲁教版化学九年级下册

(共50张PPT)
化学与能源开发
第二节
第十一单元 化学与健康
（鲁教版）九年级
下
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
探究新知
05
课堂总结
06
分层作业
课标解读
01
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。
学习目标
02
1.了解常见能源的种类及特点，认识新型能源—氢能开发的重要性。
2.掌握化学化学电池的原理和应用。
3.学会分析能源利用中的化学问题，具备一定的节能意识。
学习目标
激趣导入
03
任务一：引入新课
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。
激趣导入
03
任务一：引入新课
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。
激趣导入
03
任务一：引入新课
常见的能源
太阳能的利用 水能的利用
激趣导入
03
任务一：引入新课
常见的能源
风能的利用 核能的利用
激趣导入
03
任务一：引入新课
再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海
洋温差能、地热能等。它们在自然界
可以循环再生。是取之不尽，用之不
竭的能源，不需要人力参与便会自
动再生，是相对于会穷尽的非再
生能源的一种能源。
可再生能源
非再生能源，是指在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源。包括煤、原油、天然气、油页岩、核能等。
不可再生能源
模块一 清洁高效的氢能
探究新知
04
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. ……
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
北京2022年冬奥会火炬
几种燃料燃烧热值的比较
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
交流共享
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。
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
交流共享
2. 氢气燃烧的产物。
氢气燃烧的产物十分清洁，仅为水。当氢气与氧气发生燃烧反应时，其化学方程式为 + O 。这意味着不会产生二氧化碳、硫化物等污染物。生成的水对环境无害，且可再次利用。这种清洁的燃烧产物使氢气在能源领域备受关注，有望成为未来可持续能源的重要组成部分。
点燃
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
交流共享
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。
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
氢气的优点
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
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
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。
理想的氢能源循环体系
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
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。
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
电解水制氢
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
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。
多识一点
探究新知
04
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
探究新知
04
任务二：无机非金属材料
氢能源有哪些应用呢？
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
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。
氢气用于炼油
丰田全新氢燃料电池车Mirai
探究新知
04
任务二：清洁高效的氢能
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。
课堂典例
例1、以下关于能源和环境的叙述中不正确的是（ ）
A.氢能是一种最理想的清洁能源
B.煤和石油是不可再生能源，必须综合利用以提高利用效率
C.酸雨主要是由S、C、N等气体造成的
D.使用车用乙醇汽油可以减少污染，乙醇汽油是一种混合物
【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
课堂典例
【答案】C
【解析】A、氢气与氧气在点燃的条件下反应生成水，反应的化学方程式为:+
由化学方程式可知，生成的氢气、氧气和水的质量比=4:32:36=2:16:18，即2g氢气与16g氧气反应能够生成18g水，A正确;B、由化学方程式可知，参与该反应的氢气和氧气的分子个数比为2:1，B正确;C、氢、氧两种元素不只能组成水，还能够组成过氧化，C错误;D、某新能源汽车利用该反应提供动力，燃烧后的生成物只有水，该车的尾气无污染，D正确.故选C.
点燃
课堂典例
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
课堂典例
【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
探究新知
04
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
化学电池随处可见
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
电池的优点
体积小
电容量大
移动方便
日常生活和生产中应用极为广泛的化学能源
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
你知道电池里的电能是怎样产生的吗？
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
【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？
干电池剖面图
锌片、碳棒与稀硫
酸的反应
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
交流共享
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。
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
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。
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
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。
探究新知
04
任务三：应用广泛的化学电池
多识一点
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。
西红柿电池
探究新知
04
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。
长话短说
任务三：应用广泛的化学电池
课堂典例
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
课堂典例
【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。
课堂典例
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。
课堂典例
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。
课堂总结
05
模块三 练习与实践
分层作业
06
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。
分层作业
06
【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
分层作业
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;
分层作业
C、硫燃烧生成二氧化硫，是导致酸雨的主要气体，大力推广使用脱硫煤，以减少酸雨的形成，故C说法正确
D、车用乙醇汽油是乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一种汽车燃料，乙醇的燃烧产物是二氧化碳和水，能一定程度上减少汽车尾气的污染，故D说法正确;
故选:A。
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