专题一 第一单元 3能源的充分利用 教案

专题一 第一单元 3能源的充分利用 制作人：杨艳荣 使用时间2014-9-9

教学目标：通过查阅资料、调查研究等方法了解人类所面临的能源危机。

认识节约能量、充分利用能源的重要意义，了解化学在解决能源危机中的重要作

用及常见的节约方法。

重点：能源的充分利用 难点：热值的计算 教学过程：

布置预习作业：1、调查日常生活中所采取的节约措施

2、如果直接将煤块燃烧存在什么缺陷？应采取什么措施加以解决？

导入：随着经济的发展和人类生活水平的提高，能源的消耗越来越大，人类所面临的能源危机

也越来越严重。为了更好地解决能源问题，提高现有能源的利用效率并寻找新的能源具有十分重要的意义。

导：请大家思考一下，你所了解的传统能源有哪些？新能源又有哪些? 思、议：小组分析、讨论、踊跃发言

评:传统能源：石油、煤、天然气、热力、电力。。。

新能源：太阳能、核能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物。。。。 导：在许多场合将煤块直接燃烧，存在什么缺陷？ 思、议：讨论

展：采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够，内部的煤燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直接燃烧煤会使其中含有的硫转化为二氧化硫，引起大气污染。 导：大家知道那些提高煤的燃烧效率的方法吗？ 思、议：讨论

展：1、将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接触面积 2、通过一定的方法将煤转化为液体燃料（如甲醇）

3、通过一定的方法将煤转化为气体燃料（如煤气）

导：煤气是将煤和水在高温下反应得到的。完成第10页“交流与讨论” 思、议：讨论、总结

展：虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧所获得的能量是一样的，而且将煤转化为水煤气会增加消耗。但将煤转化为水煤气至少有两个优点：一是将固体煤转化为气体，极大地提高了燃烧效率;二是通过转化除去了硫，避免了污染大气的二氧化硫的产生。

导：由此可见，提高燃料的燃烧效率十分重要。请大家根据课前的调查，总结在日常生活中采取了哪些促进燃料燃烧的措施。 思、议：讨论、总结

展：1、农村烧秸秆时，鼓风，使其充分燃烧。

2、在使用煤和天然气作燃料时，常通过调节煤的进风口，通入足量的空气，保证气体的充分燃烧。

导：若在燃料燃烧时通入过量的空气，对充分利用能量有没有影响？ 思、议：讨论、总结

展：通入过量的空气会带走过多的热量，使燃料的利用效率下降。

导：在生产和生活中，还需要充分利用燃料燃烧缩放出的能量。例如：火力发电厂会产生大量的余

热，电厂的附近常建有一些其他工厂（如水泥厂）用电厂产生的余热进行生产。

转引:由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能源显得十分重要。氢能是一种重要的新能源，请大家讨论下列问题：

1、 据第10页表1-3计算氢气、甲烷、乙烯的热值。

2、 讨论氢气作为能源有何优点？目前在应用氢能方面主要存在什么问题？ 思、议：讨论、总结

展、评：氢气、甲烷、乙烯的热值分别为142.9kJ/g、55.6 kJ/g、45.0 kJ/g，说明氢气作为能源具有

热值高的特点。另外还无污染。

目前在应用氢气方面最重要的问题是氢气的制取，电解水的方法不能适用于大规模的生产氢气。现在研究方向主要集中于利用太阳能使水发生分解，从而获得氢气。 展:投影总结

氢元素位于元素周期表之首，它的原子序数为1。氢单质在常温下为气态，在低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点：

(1)所有气态单质中，氢气的密度最小。在标准状况下，它的的密度为0.0899g·L-1；在252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为固氢。

(2)氢气是自然界存在最普遍的元素，据估计，它构成了宇宙质量的75％，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上分布最广的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还多9000倍。

(3)除核燃料外，氢的热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高点，为142.9 kJ·g-1，是汽油热值的3倍。

(4)氢燃烧性能好，与空气混合时有广泛的可燃范围。

(5)氢本身无毒，与其他燃料相比，氢燃烧时最清洁，除生成水和极少量氨外，不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等污染物质，少量的氨经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可以继续制氢，循环使用。

(6)氢除可以通过燃烧产生热能外，也可在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油作为燃料，不需对现有的技术装备作重大的改造。

由以上特点可以看出，氢气是一种理想的新能源。目前，液氢已广泛用作航天动力的燃料、但氢能的大规模商业的商业应用还有待于解决以下关键问题：

(1) 廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而

且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。

(2) 安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易汽化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能

的贮存与运输问题也就成为开发氢能的关键。

课后作业：调查：工业节能十分重要，情调查相关资料，总结两种工业上所采取的节能措施。

检：[例1] 为应对石油危机，2006年1月1日，我省“苏北五市”决定全面推广使用乙醇汽油作为发动机燃料，即在汽油中掺入一定比例的乙醇，以代替一部分汽油。下列有关说法正确的是（ ） A.乙醇汽油是一种清洁能源，燃烧不会产生污染

B.乙醇与汽油组成元素相同，化学成分相似 C.乙醇汽油燃烧时，耗氧量高于等质量的汽油 D.乙醇可通过淀粉转化制得，是一种可再生的燃料

[例2] 氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车倍受青眯。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括( )

①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行 A．①② B．①③ C．③④ D．②④

[例3]我国研制的“长征”捆绑式火箭在第一、二级发动机中用偏二甲（基）肼和四氧化二氮作为液体燃料。

（1）已知偏二甲（基）肼的相对分子质量为60，其中含碳40%、含氢13.33%，其余为氮；又知其分子中有一个氮原子不与氢原子相连。通过计算写出偏二甲（基）肼的化学式和结构简式。 （2）在发动机中，偏二甲（基）肼在四氧化二氮中充分燃烧，写出该燃烧反应的化学方程式（反应中所有的氮元素均转化为N2）

[自我检测]

1．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源标准的是（ ）

①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能 A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧ C．③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧

2．我国燃煤锅炉采用沸腾炉（注：通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧）的逐渐增多，采用沸腾炉的好处是（ ）

A．增大煤燃烧时的燃烧热并形成清洁能源 B．减少煤中杂质气体（如SO2）的形成 C．提高煤炭的热效率，并减少CO的排放 D．使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率

3、已知反应： ①2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ／mol

②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ／mol 下列结论正确的是（ ）

A．碳的燃烧热大于110.5 kJ／mol B．①的反应热为221 kJ／mol

C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ／mol

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ 热量

4、能源可划分为一次能源和二次能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源；需依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二次能源。氢气是一种高效而没有污染的二次能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取： 2H2O(l) == 2H2 (g) + O2 (g) (1)下列叙述正确的是 （ ）

A.电能是二次能源 B.水力是二次能源 C.天然气是二次能源 D.焦炉气是二次能源

(2)关于用水制取二次能源氢气，以下研究方向错误的是 （ ）

A．构成水的氢是可以燃烧的物质，因此可以研究在水不分解的情况下，使氢成为二次能源 B.设法将太阳光聚集，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.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气

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