第9章第一节 化学与能源.1.ppt

韶关十三中 谢丽芬 * 第 章 化学与社会发展 人类社会需要充足的能源、丰富的材料、良好的环境，而能源、材料、环境这三个领域的研究都离不开化学，通过本章的学习将使你认识： 1 化学有助于人类解决能源危机； 2 化学为人类提供更丰富的材料； 3 化学能保护和改善人类赖以生存的环境。 第一节 化学与能源 我们的世界是生机盎然，欣欣向荣的，如果失去了能源世界将一片漆黑，万物将走向死亡。因此，能源是这个世界不可缺少的资源。 目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能源使用量的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭，这将迫切要求人们开发新能源，如开发利用氢能、核能、太阳能等 此外，化学还要在提高化学能转变成热能，电能的效益，降低能耗，研制节能产品等方面作出更多的努力。 天然气 化石燃料的不可再生性的能源 ------节约能源 中国节能标志 核电能 地热能 太阳能 风能 可燃冰 1、全球气候的变化： CO2 煤、石油、天然气的燃烧产物都会有二氧化碳，是温室气体，造成全球气候变暖； 2、化石燃料中，特别是煤和石油，含有硫、氮等杂质，燃烧产物中含有SO2、NOx等酸性物质，造成酸雨等大气污染物； 3、燃烧产生的热量，对周围的环境造成热污染 火力发电站发电剩下的“余热”被排放到河流、湖泊或海洋，是局部区域的水温上升，严重时会导致鱼类等水生生物大量死亡。 利用煤的燃烧进行火力发电中，能量的转化： 化学能→热能→机械能→电能 由于转化方式复杂、步骤繁多，造成能量有很大的损失。 燃料电池是一种电化学的发电装置。 因为燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能，不经过热机过程，能量转化效率高（理论转化率可达100%，实际可达70%。）；它几乎不产生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常规发电厂减少40％以上。 正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发倍受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪的洁净、高效的发电技术之一。 一、化学能转变为电能 1、化学电源：是一种将化学能直接转化为电能的装置，常见的电池是化学电源。 2、化学电源的优点：既可以减少大气污染，又可以提高能量的转化效率。 实验步骤：用砂纸擦去铜片、锌片表面的氧化膜，用导线将铜片与正极相连，锌片与负极相连，然后铜片、锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。 3、实验：化学能转化为电能的实验 实验仪器：烧杯、铜片、锌片、导线若干、电流表、硫酸铜溶液 一、化学能转变为电能 使用化学 电源的优点 能量转化的形式 电流计偏转原因 化学方程式 实验现象 电流计的指针发生偏转，锌片表面变色，长时间后溶液颜色变浅 Zn + CuSO4 == Cu + ZnSO4 烧杯中发生了化学变化，在这种条件下化学变化可以发生电流，将化学能转化为电能。 化学能直接转化为电能 提高能量的转化效率，减少大气污染 电池在生产、生活中应用十分广泛。不但照明灯、钟表、计算器等电子产品及机动车需要电池，而且在航天器上也需要用到要求更高的电池。 废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、镉。这些物质泄露出来进入水或土壤，就会通过各种途径进入了人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确使用电池，并妥善回收。 二、氢能 1、氢能源的优点： （1）原料不受限制（来源广）； （2）燃烧时放出热量多（热值高）； （3）生成物不会污染环境。 ——故称为“绿色能源 2、氢能源的缺点： （1）制备氢气的能耗问题（成本高）； （2）氢气的储存和运输等问题（安全问题） 3、氢能源的发展前景： 要利用太阳能来分解水制取氢气，制备高效、廉价的储氢材料 二、氢能 ——故称为“绿色能源 4、实验室制取氢气 以前，我们已经学过几种制取氢气的原理。 如锌等活泼金属与稀硫酸反应制取氢气，电解水制取氢气等。请写出上述制取氢气反应的化学方程式。 Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑ 2H2O ====== 直流电 2H2 ↑ + O2↑ 实验原理：通过活泼金属与稀硫酸反应制取氢气 通常是用金属锌与稀硫酸反应，金属镁反应速度过快，不利于收集，金属铁反应过慢 若用稀盐酸与锌反应生成氢气，会使制得的氢气中含有氯化氢气体。 *