第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用名师课堂实录

太阳能、生物质和氢能

高邮一中

王万全

一、学习目标

1．简单了解太阳能、生物质能利用的现状，了解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．联系生产、生活实际学习太阳能、生物质能的利用。

3．认识开发、利用高能清洁能源的重要性和紧迫性。[来源学科网ZXXK]

4．通过活动与收集资料，增强节约能源、保护环境的意识，增强社会责任感。

二、教学重点及难点

教学重点：太阳能、生物质能利用的现状、开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。

教学难点：太阳能、生物质能利用的原理。

三、设计思路

本单元是专题2“化学反应与能量转化”中的最后一部分内容。在前三单元介绍了化学反应速率和反应限度、化学反应中的能量变化、化学能与电能的相互转化之后，提出了太阳能、生物质能、氢能等新能源的开发问题，向学生展示了开发利用新能源的美好前景。更进一步让学生体会到能源与人类生存和发展的息息相关及能源在社会发展、提高人们生活质量上的重要作用。

因此在教学中，突出介绍开发利用新能源的美好前景，说明新能源的开发利用需要新的科学技术，强调科学技术的应用价值。突出新能源的开发利用将为解决能源危机、环境污染问题、满足人民不断增长的生活需要做出重要的贡献。强调开发利用新能源要综合应用物理、化学、生物、材料科学等多学科的知识和技术，激发学生的求知欲。

在教学中可紧密联系生产、生活中的实际问题，从学生已有的知识出发，使学生领悟到开发新能源与自己的日常生活密切相关，进一步认识到学习化学知识的重要性。引导学生利用所学的化学知识，分析太阳能、生物质能、氢能利用的化学原理，设想解决开发利用新能源中尚存问题的方法，提高应用知识的能力。

四、教学过程

[展示图片]

[创设问题情景]从20世纪末统计的非洲、美洲、欧洲和中东地区已经探明的石油储藏量，

估计世界各地区蕴藏的石油可以供各地区使用多少年。从估计结果你想到什么？

[学生讨论][教师讲解]

化石燃料是不可再生能源。科学家对全球化石燃料何时会被耗尽作了估计，其预测结果是——煤227年，石油40年，天然气61年。

为了解决全球的能源危机和燃烧化石燃料带来的环境污染问题，世界各国都在致力于开发和利用太阳能、生物质能、氢能等洁净高效新能源，而太阳能是最诱人的。

[学生讨论、教师补充]开发、利用太阳能的意义

1．从化石燃料的不可再生和能源危机认识利用太阳能的意义。

2．地球上最根本的能源是太阳能。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。

3．太阳能是清洁能源，不污染环境。

4．人类开发和利用太阳能已取得初步而又可喜的成果，改善了人们的生活质量。

[提出问题]迄今为止，自然界中利用太阳能最重要也是最成功的途径是什么？

[交流与讨论][归纳]植物的光合作用——大自然利用太阳能最成功的途径。

1．太阳能是地球上最基本的能源。

2．大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用。

（1）光能转化为化学能。在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。

[来源学科网Z,X,X,K]

光

C6H12O6＋6O2

6H2O＋6CO2叶绿素（2）化学能转化为热能。动物体内的淀粉、纤维素在酶的作用下，水解生成葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，又释放出热量。

nC6H12O6

(C6H10O5)n＋nH2O催化剂C6H12O6(s)＋6O2(g)→6H2O(l)＋6CO2(g)

△H＝－2804 kJ·mol-1

[来源学科网ZXXK]

[提出问题]大自然通过光合作用利用太阳能是如此的成功和美妙。那么，人类通过什么方式开发和利用太阳能？

[讨论与归纳]

1．太阳能发电站收集太阳能的原理。

2．太阳能发电站。

[阅读与思考]阅读教材中“太阳能的利用方式”

1．联系物理、化学、生物等已学过的知识理解太阳能利用的原理。

2．联系日常生活中利用太阳能的实例，体会这些实例利用太阳能的方式以及对改善人们生活质量方面所起的作用。

3．在太阳能的开发和利用方面还存在哪些困难和问题。

[归纳与小结]

1．利用太阳能的一般方式

（1）光—热转换：利用太阳辐射能加热物体而获得热能。

（2）光—电转换：

①光—热—电转换

②光—电直接转换

（3）光—化学能转换[来源学*科*网Z*X*X*K]

（4）光—生物质能转换

2．太阳能利用中存在的问题

（1）太阳能吸热板的装置费用昂贵。

（2）太阳能的利用受季节和天气的影响。

（3）大部分太阳能都是在夏天收集。如何把夏天收集的太阳能储存起来，留待冬天使用，仍然是一个有待解决的问题。

[过渡]绿色植物能够在太阳光作用下将二氧化碳和水合成为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，将太阳能转变为化学能储存起来，并被人们所利用。

[板书]二．生物质能的利用

点燃6nCO2＋5nH2O [介绍]1．直接燃烧：(C6H10O5)n＋6nO22．生物化学转换

（1）沼气：

nC6H12O6

（2）乙醇：(C6H10O5)n＋nH2O发酵2C2H5OH＋2CO2↑

C6H12O6酶3．热化学转换

[阅读] 生活垃圾中生物质能的利用

[过渡]有没有洁净、高效、无污染的能源呢？“氢能”被称为21世纪的“绿色能源”。

[板书]三．氢能的开发与利用

[讨论与交流]1、氢能的优点：

（1）燃烧放出的热量多。

（2）燃烧的产物是水，不污染环境。

（3）制备的原料是水，资源不受限制。

2．氢能的产生方式

（1）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。

（2）以天然气、石油和煤为原料，部分氧化法制得。

（3）电解水制得氢气。

（4）生物质气化制氢气。

（5）光解水制得氢气。

3.开发利用氢能有待解决的问题：如何廉价的制取氢气？如何储存和运输氢气？

[阅读]储氢材料

[介绍]为进一步开发氢能，推动氢能利用的发展，“氢能技术”已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划（能源领域）》。