2023年教师用书学高中化学专题二第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用精品教案苏教必修.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用 (教师用书独具)课标要求 1通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。2了解人类利用太阳能、氢能的意义和人类面临的能源危机以及未来的新能源。课标解读 1了解太阳能、生物质能、氢能的开发利用。2了解人类面临的能源危机和未来的新能源。教学地位 能源是人类生产、生活、科技必不可少的化石能源不可再生且污染严重,开发新能源成了各国 的 当 务 之 急。也 是 高 考 命 题 特 别 关 注 的 热 点 之 一。(教师用书独具)新课导入建议 为了缓解当前能源紧张的问题,各国都在加大开发力度,研制、开发新型、
2、高效、清洁能源,例如:用水力发电代替火力发电以减少燃料消耗;利用地热取暖、在日常生活中家庭用太阳能获得热水等等。本课时将探讨这些方面的问题。教学流程设计 课前预习:安排学生课前阅读相关教材内容,完成“课前自主导学”并讨论。步骤1:导入新课,分析本课教学地位。学习必备 欢迎下载 错误!步骤 3:对“探究”要引导学生阅读要点阐述,了解常见能源的开发利用及应注意的事项,通过【例】加强理解。然后学生独立完成“变式训练 1 和 2”,教师点评、纠错。对“教师备课资源”根据实际可以补充。步骤5:5至6分钟完成【当堂双基达标】,教师明确答案并给予适当点评或纠错。步骤4:回顾本课堂所讲,师生共同归纳总结出【课
3、堂小结】。课 标 解 读 重 点 难 点 1.了解太阳能、生物质能和氢能的开发利用及其前景。2.了解常见的新能源开发利用。1.太阳能、生物质能和氢能开发利用中优缺点。(重点)2.常见的其他新能源。(重点)太阳能的利用 1.太阳能的转化 地球上最基本的能源是太阳能,太阳能以光和热的形式传送到地面。人们可以直接利用太阳辐射获得光和热。绿色植物通过光合作用吸收太阳能,动物食用植物内的淀粉、纤维素、蛋白质间接利用太阳能。化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体吸收利用的太阳能,这些太阳能通过各种化学反应转化为化学能,化学能又可以通过各种形式转化为热能、光能或电能释放出来。2绿色植物对太阳能的利用转化 绿
4、色植物体内的叶绿素太阳能H2O、CO2葡萄糖 生成 淀粉或纤维素,把光能转化为化学能,化学方程式为 6H2O6CO2 光叶绿素C6H12O66O2;淀粉、纤维素在动物体内水解为葡萄糖,继而被氧化生成CO2和H2O,释放出热量,供给生命活动的需要。该过程的反应为:(C6H10O5)nnH2O 催化剂 nC6H12O6,C6H12O6(s)6O2(g)6H2O(l)6CO2(g)H2 804 kJmol1。以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备
5、 欢迎下载 1举例说明太阳能利用的具体事实有哪些?【提示】光合作用实现光能转化为化学能;热水器实现光能转化为热能;太阳能电池实现光能转化为电能。生物质能的利用 1.来源 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、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。2利用方式(1)直接燃烧 若用纤维素代表植物枝叶的主要成分,则其燃烧的化学方程式为:(C6H10O5)n6nO2 点燃6nCO25nH2O。(2)生物化学转换 制沼气 a沼气的成分:主要是甲烷,还含有 CO2及少量 H2S、NH3、PH3等。b应用:制气体燃料和优质肥料。制乙醇 含糖类、淀粉较多的农作物,在催
6、化剂存在下,经水解和细菌发酵,可以制得乙醇,反应方程式为:(C6H10O5)nnH2O 酶nC6H12O6,C6H12O6 酶2C2H5OH 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。氢能的开发与利用 1.氢能的优点(1)完全燃烧放出的热量多(2)原料是水,来源广(3)燃烧产物是水,无污染 2氢能产生与利用的途径 以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备 欢迎下载 3氢能的开发与利用(1)在光分解催
7、化剂存在下,在特定的装置中,利用太阳能分解水制氢气。(2)利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。(3)发现和应用贮氢合金,解决氢气的贮存和运输问题。2贮氢金属的化学原理是什么?【提 示】通 过 化 学 反 应 金 属 与 氢 气 化 合 成 氢 化 物。能源的开发、利用与转化【问题导思】举例说明你知道的能源有哪些?【提示】太阳能、煤、石油、天然气、柴草、水能、风能、潮汐能、地热能、核能、氢能、电力等。常见的绿色能源有哪些?【提示】水能、风能、海洋能、地热能、氢能、太阳能等。1太阳能的利用(1)太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无
8、任何污染。但太阳能也有两个主要缺点:一是能流密度低;二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。(2)太阳能直接利用方式基本有光热转换、光电转换、光化学能转换、光生物质能转换。2生物质能的转化方式(1)生物质能转化为热能:直接燃烧(2)生物质能 化学能 热能 以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备 欢迎下载 植物等柴草 沼气 燃烧 热能 农作物等糖类 乙醇 燃烧 热能(3)生物质能 化
9、学能 生物质 可燃气体 3氢能的利用 目前,我国工业制氢方法主要是以天然气、石油和煤为原料,在高温下使之与水蒸气反应而制得,也可以用部分氧化法制得。这些制氢方法在工艺上都比较成熟,但是由化石能源和电力来换取氢能,在经济上和资源利用上并不合适。4新能源的开发(1)调整和优化能源结构,降低燃煤在能源结构中的比率,节约油、气资源,加大科技投入,加快开发水电、核电和新能源。(2)新能源包括太阳能、燃料电池、风能和氢能等,这些新能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为再生性能源,对环境没有污染或污染少。能量之间的转化 下列关于能源利用的说法中正确的是()A贮氢材料在使用中,氢分子被吸收时,在合金表面解离
10、变成氢原子,同时放出热量 B对城市废弃物进行处理后焚烧,利用产生的热能供暖和发电 C使用化石燃料不会带来环境污染问题 D将氢气作为燃料使用的优点之一是成本低【解析】贮氢材料与氢分子生成了金属氢化物,在这一过程中,氢分子变成原子的过以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备 欢迎下载 程是化学键断裂的过程,属于吸热过程,A项错误;发达国家对城市废弃物的处理方式主要是焚烧,利用产生的热能供暖和发电,B项正确;化石燃料在使用过程中往往会造成一定的环境
11、污染问题,C项错误;氢气的主要来源是水,由水制得氢气的成本较高,所以推行进度缓慢,D项错误。【答案】B 再生能源在自然界中可以不断再生,并有规律地得到补充的能源。如,太阳能、风能、地热能、生物质能等。非再生能源经过亿万年形成,短时期无法恢复或循环再生的能源。如,煤炭、石油、天然气、核燃料等。1 人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态),届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”,下列说法不正确的是()A煤、石油和天然气都属于碳素燃料 B发展太阳能经济有助于减缓温室效应 C太阳能电池可将太阳能转化为电能 D目前研究菠菜蛋白质“发
12、电”不属于太阳能文明【解析】煤、石油、天然气都是有机物,属于碳素燃料,A正确;发展太阳能可以减少化石燃料的使用,减少 CO2的排放,B正确;太阳能电池可将太阳能转化为电能,C正确;菠菜中的蛋白质是间接利用太阳能合成的,研究菠菜蛋白质“发电”属于太阳能文明。【答案】D 2有专家指出如果对燃烧产物如 CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合,使之能够实现循环利用,那么,不仅可以消除对大气的污染,还可以节约燃料,缓解能源危机。在此构想的物质循环图中太阳能最后转化为()以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将
13、探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备 欢迎下载 A化学能 B热能 C生物能 D 电能【解析】燃料 太阳能 燃烧产物热能。【答案】B【教师备课资源】能源的含义及分类 能源,顾名思义,指的是能量的来源,凡是能为人类提供热、光、动力等有用能量的物质或物质运动都可称为能源。如,化石燃料(石油、天然气、煤等)、阳光、流水、风、潮汐、柴草等。能源可分为:(1)一次能源在自然界中天然存在,可以直接取得而又没有经过加工或转换的能源。如,煤炭、石油、风能、太阳能、水力、核能、地热能等。二次能源由一次能源经过转换和加工为其他种类和形式的能源。如,电力、煤气、蒸汽、汽油等。(2)再生能
14、源、与非再生能源(3)绿色能源,如风能、水能、氢能、太阳能等。(4)常规能源在一定历史时期和科学技术水平下,已经被广泛应用的能源。如,煤炭、天然气、石油等。新能源采用先进方法以及新发展的先进技术加以利用的能源。如,太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。从另外一个角度讲,能源又可划分为一级能源和二级能源。自然界以既成形式提供的能量称为一级能源;需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源,氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取,反应如下:2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1根据以上内容回答下列问题:(1)下列叙述正确的是()A电能是
15、二级能源 B 水力是二级能源 C天然气是一级能源 D 焦炉气是一级能源(2)关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向不正确的是()A构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可以研究在水不分解的情况下使氢成为二级能源 B设法将太阳光聚集,产生高温,使水分解产生氢气 以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备 欢迎下载 C寻找高效催化剂,使水分解产生氢气同时释放能量 D寻找特殊的化学物质,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气【解析】(1)水力应是一级能源
16、,焦炉气是二级能源。焦炉气是煤高温干馏后生成的混合气体,故是依靠煤这种能源间接制取的二级能源。(2)A 项混淆了元素、分子、单质的概念,错误;C中水分解成氢气的过程应是吸热过程而非放热过程。【答案】(1)AC(2)AC 常见能源太阳能热能电能生物质能化学能生物质能(间接利用太阳能)氢能:热值高,无污染,来源广泛等 1下列有关太阳能的说法不正确的是()A太阳能以光波形式传送到地面 B化石燃料蕴藏的能源来自太阳能 C太阳能是洁净能源,不污染环境 D食用植物体内的淀粉、蛋白质等属直接利用能源【解析】食用植物体内的淀粉、蛋白质等物质中的化学能转化为热能,再被利用。【答案】D 2下列有关太阳能的利用方式
17、以及列举的实例错误的是()A直接利用太阳辐射能的基本方式有四种:光热转换、光电转换、光化学能转换和光生物质能转换 B太阳能热水器是一种光热转换形式 C绿色植物进行的光合作用,是一种光生物质能转换,它的本质是光化学能转换 D将电能通过用电器进行照明的过程是一种光电能转换过程【解析】光热转换、光电转换、光化学能转换和光生物质能转换是太阳能利以及未来的新能源课标解读了解太阳能生物质能氢能的开发利用了解人别关注的热点之一教师用书独具新课导入建议为了缓解当前能源紧张的时将探讨这些方面的问题教学流程设计课前预习安排学生课前阅读相关学习必备 欢迎下载 用的基本方式。它们都是把光能转换成其他形式的能量的过程。
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