第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用优质教案设计

化学必修2导学案

备课时间

2018年4月

7日

编制人

张向东

审核：

张向东

班级

小组

姓名

教师评价

化学必修2

专题2

化学反应与能量变化

编号

17 nku.cm导第四单元

太阳能、生物质和氢能的利用

课时 第17课时

学习目标：通过交流与讨论，认识太阳能、生物质能、氢能利用的现状，通过对氢能开发与利用的讨论，认识开发、利用高能洁净能源的重要性和迫切性。

预习自学案

【预学、互学、展学】

一、太阳能的利用

能源是人类生活和社会发展的基础，地球上最基本的能源是________。

1．直接利用

太阳能以____和____的形式传送到地面，人们可以直接利用太阳______获得光和热。

2．植物的光合作用

在太阳光的作用下，绿色植物把光能转化为________能。化学方程式是_________________ _________________。

3．间接利用

(1)化石燃料______、________、煤所蕴藏的能量就是远古生物吸收利用的________。

(2)动物摄入体内的淀粉、纤维素是间接利用太阳能。

①淀粉在动物体内水解的方程式：_________________________________________________ ________________________________________________________________________；

②葡萄糖氧化的热化学方程式：__________________________________________________ ________________________________________________________________________。

4．目前，科学家正在研究利用太阳能分解水获得________的方法。

二、生物质能的利用

生物质能来源于______及其__________所贮存的能量。

1．直接燃烧

用纤维素代表植物枝叶的主要成分，燃烧反应：___________________________________。

2．生物化学转换

用含糖类、淀粉较多的农作物，制乙醇的反应方程式：

________________________________________________ ________________________。制得的乙醇可作为燃料。

3．热化学转换

使生物质能在一定条件下转换为热值较高的________。

三、氢能的开发与利用

1

学

案

装

订

线

化学必修2导学案

备课时间

2018年4月

7日

编制人

张向东

审核：

张向东

班级

小组

姓名

教师评价

氢能的产生

导方法

原料

主要反应

CH4＋H2O(g)――→高温缺点或优点

水煤

气法

天然气、石油和煤

______________；

C＋H2O(g)=====

________________ 通电高温

学

电解

水法

光解法

水

2H2O=====

资源可再生，对环境无污染

______________________ 水

2H2O=====2H2↑＋O2↑

光催化剂案

光解法有两种：一是使用催化剂，利用太阳能分解水；二是利用蓝绿藻等低等植物和________在阳光作用下使水分解产生氢气。

课内探究学案

【固学、领学】 一、太阳能的利用

下列有关太阳能的利用方式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—电转换过程

【展学】太阳能利用过程中存在哪些问题？

装

订

线

2

化学必修2导学案

备课时间

2018年4月

7日

编制人

张向东

审核：

张向东

班级

小组

姓名

教师评价

导【领学】【小结】太阳能的利用方式

太阳能利用的实例

地球上众多植物的光合作用：6CO2＋6H2O――→C6H12O6叶绿素＋6O2

地膜、大棚、温室、太阳能太阳辐

热水器、反射式太阳灶、高射能直

温太阳炉等

接利用

光照能量转化方式

光能转化为生物质能，其本质是光能转化为化学能

光能转化为热能，基本原理是将太阳辐射能加热物体而获得热能

学案

装

订线光能转化为电能，基本原理是利用光太阳能电池

电效应，将太阳辐射能直接转换成电能

光解水制得氢气(利用太阳光能转化为化学能，这是一种很有前辐射能和催化剂使水分解) 途的转换方式

水力发电。太阳辐射能使地表上的水分蒸发形成云雨，下雨之后，江、河上游的水太阳能间接转化为热能和电能

间接利

位提高，形成落差，推动水用太阳

轮机而发电

辐射能

化石燃料。由远古时代的生物质能转化而来，归根到底太阳能间接转化为化学能

是由太阳能转化而来

【互学、领学】二、生物质能的利用方式

随着现代工业的发展，能源问题已经越来越引起人们的重视。科学家预言，未来最理想的燃料是绿色植物，即将植物的秸秆(主要成分是纤维素)用适当的催化剂作用水解成葡萄糖，再将葡萄糖转化为乙醇，用作燃料。

(1)写出将绿色植物的秸秆转化为乙醇的化学方程式_____________________________。

－1(2)已知：C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 367 kJ·mol若某种植物的秸秆含纤维素50%，由植物秸秆经过一系列转化得到乙醇原料的总利用率为80%，则用1 000 g秸秆为原料制得的乙醇燃料燃烧所产生的热量为______，与________L甲烷完全燃烧产生的热量相当(标准状况下，1 mol CH4燃烧产生890 kJ的热量)。

生物质能的利用方式

①直接燃烧：用化学反应方程式表示为：

以直接燃烧的方式利用生物质能简单易行，但能源利用率低，容易导致环境污染。

②生物化学转换生物化学转换就是通过生化反应将生物质能转化为新的能源物质。

a．在一定条件下将秸秆、杂草等转化为沼气(含CH4、CO2及少量NH3、H2S等)。

b．用富含糖类物质的农作物(如玉米、高粱、红薯等)为原料，在催化剂作用下，经过一系列的生化反应，可制得新的能源物质——乙醇，该生化反应可简单表示为

③热化学转换

热化学转换就是通过加热或高温使生物质通过化学反应转化为新的能源物质。

把植物秸秆在气化炉内隔绝空气加热反应，可生成一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体。

【固学、领学】三、氢能的开发和利用

3

化学必修2导学案

备课时间

2018年4月

7日

编制人

张向东

审核：

张向东

班级

小组

姓名

教师评价

导学案

装

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备受青睐。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

【领学】【小结】氢能的开发和利用

(1)氢能的优点

①制备原料广。可以用水为原料制备氢气，水在自然界中储量大，特别是海水。

②热值高。氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热量的3倍多。

③燃烧快并易充分燃烧。

④无污染。氢气跟氧气反应释放能量生成水，水既无污染又可循环利用。氢气被看做是理想的“绿色能源”。

(2)氢能的利用方式

①利用氢和氧化剂发生反应放出热能。

②利用氢和氧化剂的电化学反应直接获取电能。(如氢氧燃料电池) ③利用氢的热核反应释放出的核能，这是氢能的一种特殊应用。

(3)开发与利用氢能需要克服的问题

在生活和生产实际中大量应用氢能源，首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的贮存和运输等问题。

用电解方法可以使水分解为氢气、氧气，但要消耗大量的电能。科学家正在研究利用其他方法由水制取氢气。例如，在光分解催化剂存在下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气；利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气。

订线【固学】

1．下列情况不会造成环境污染的是(

)。

A．燃烧液化石油气 B．燃烧管道煤气

C．燃烧氢气 D．燃烧木材

2．下列不是化石能源的是(

)。

A．氢气 B．煤 C．石油 D．天然气

3．下列有关太阳能利用的叙述不正确的是(

)。

A．太阳能热水器是将光能转化为热能 B．太阳能电池是将光能转化为电能

C．光解水制氢气是将光能转化为化学能 D．水力发电是将太阳能直接转化为机械能

4．人类发现、利用沼气已有悠久的历史。1776年，意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。由于这种气体产生于沼泽地，故俗称“沼气”。1781年，法国科学家穆拉发明人工沼气发生器。200多年过去了，如今全世界约有农村家用沼气池530万个，中国就占92%。农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。随着农村沼气使用的日益推广和大型厌氧工程技术的进步，20世纪90年代以来，世界范围内的一些大型沼气工程有了迅速发展。

某些垃圾和麦草的主要化学成分分别是C6H12O6、(C6H10O5)n，试写出用垃圾和麦草发酵产生沼气的化学方程式________________________________________。

【悟学】

4