(上课)生物质能和氢能的利用(上课课件).

第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用【学习目标】1．简单了解太阳能、生物质能、氢能利用的现状，开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。2．认识开发、利用高效、清洁能源的重要性和紧迫性。世界能源的主要来源石油40年天然气50年煤炭240年能源危机环境污染请举例几种新能源。太阳能、氢能、风能、海洋能、地热能、生物质能等。可再生能源生物质能太阳能氢能风能新能源地球上最基本的能源是太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×1019kJ，相当于目前全世界能耗的13000倍。大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用太阳能1.资源的特点：(1)总量最大——取之不尽，用之不竭(2)分布最广——遍布世界各地(3)最清洁——利用过程中不会产生任何污染，也不会产生废弃物……一、太阳能的利用缺点：分散性、不稳定性、使用效率低优点：光能→热能太阳炉太阳灶热水器大棚另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现己大量应用。原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能2、太阳能的利用方式（1）光－热能转换应用：太阳能热水器反射式太阳灶高温太阳炉地膜、大棚、温室光能→电能基本装置是太阳能电池基本原理是利用光电效应应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品（2）光－电能转换原理：利用光电效应发电方式：①光—热—电转换；②光—电直接转换。（3）光－化学能转化运用：暖袋——选择芒硝晶体（十水合硫酸钠晶体Na2SO4·10H2O）白天吸收热量溶解，晚上放出热量结晶，故可利用此类盐的结晶水合物以调节室温。光解水——利用太阳辐射能和催化剂可以使水分解制的氢气。（4）光－生物质能转换6H2O+6CO2C6H12O6+6O2光叶绿素原理：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。化学方程式：C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)△H=-2804kJ/mol(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6催化剂例1.下列有关能量转化的说法不正确的是A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程C二、生物质能的利用生物质能来源：植物及其加工产品贮存的能量。生物质包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。生物质能的利用（1）直接燃烧纤维素点燃（C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O1.生物质能的利用方式1、直接燃烧2、生物化学转换3、热化学转换（2）生物化学转换a、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气（主要成分为CH4）用沼气做饭的农妇①制沼气原料：条件：主要成分：用途：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便厌氧甲烷气体燃料、提供肥料杂质：CO2、H2S、NH3、PH3原料:条件:方程式:用途:含糖类淀粉多的农作物催化剂、水解、细菌发酵燃料、与汽油混合作发动机燃料（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6催化剂C6H12O62C2H5OH+2CO2↑发酵②制乙醇乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。3．热化学转换使生物质能在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。如利用木炭制造水煤气，并带动蒸汽机作动力，甚至在中国抗日战争的困难时期，因为石油缺乏，还以这种煤气开汽车，即叫作“木炭车”，这种技术的基本原理是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生一氧化碳，即煤气。例2.下列变化过程中表示的能量转化关系错误的是（）A．植物光合作用：光能→生物质能B．电灯发光：电能→化学能C．木柴烧饭：生物质能→热能D．太阳能热水器：光能→热能B例3.为了减少煤燃烧时造成的环境污染，人们设法将煤转化成清洁的燃料。例如煤的气化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径。（1）煤的气化的主要化学反应是煤和水蒸气的反应。该反应的化学方程式可表示为_________（2）煤的液化包括煤的直接液化和间接液化。煤的间接液化是用煤气化后得到的产物，在一定条件下合成甲醇（CH3OH），其反应方程式可表示为______________高温C+H2O===CO+H2一定条件CO+2H2===CH3OH三、氢能的开发与利用1.氢能的三大优点：a、原料是水，资源不受限制b、热值高c、燃烧产物是水，不会污染环境……氢气被人们称为理想的“绿色能源”H2OH2、O2用于燃料电池，化学能转化为电能使用催化剂，利用太阳能分解水电解，电能转化为化学能燃烧，释放热能2、氢能的产生和利用途径常压储氢、高压储氢、液氢储氢贮氢材料3.开发利用氢能有待解决的问题：a.廉价的制取氢气b.氢气的储存和运输例4.氢气是一种高效而无污染的理想能源．下列（1）-（6）是某化学兴趣小组的学生查阅资料归纳的工业上制取氢气的方法，其中包括正在研究的方案．（1）电解电解法：2H2O═2H2↑+O2↑（2）甲烷转化法：CH4+H2O=CO+H2（3）水煤气法：C+H2O=CO+H2（4）碳氢化合物热裂法：CH4=C+2H2（5）设法将太阳光聚集产生高温使水分解：2H2O=2H2↑+O2↑（6）寻找高效催化剂使水分解产生H2如果将来人类广泛使用氢气作为能源，那么上述6种方法中你认为可行的、且很有发展前途的方法是哪几种？并逐条说明理由．5、6方法（5）：太阳能是取之不尽的廉价能源．方法（6）：催化剂大大加快了水的分解速度．（1）从电解水消耗电能角度分析．（2）从甲烷是不可再生的化石燃料角度分析．（3）从水煤气法需消耗能源，且原料用煤的角度分析．（4）从反应物是化石能源且反应需消耗能量的角度分析．（5）从原料是贮量较大的水，能量来自可再生的太阳能角度分析．（6）从原料是贮量较大的水，不需消耗能量的角度分析．例5.下列选项中能说明乙醇作为燃料的优点的是（）①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量热量A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④理想燃料应该从能源是否可以再生；单位质量的燃料燃烧放出热量的多少；是否环保等方面进行综合考虑。D例6.能源从其产生的方式可分为一次能源和二次能源：一次能源：自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源。二次能源：要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。1.下列叙述正确的是A、电能是二级能源B、水力二级能源C、天然气是一级能源D、水煤气是一级能源2.关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向错误的A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢气成为二级能源B.设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量。D.寻找特殊催化剂，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气保护环境爱护地球一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。资料介绍：