第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用公开课参赛课教案

专题2

化学反应与能量变化

第四单元

太阳能、生物质能和氢能的利用

教学目标：

[知识与技能] 简单了解太阳能、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。

[过程与方法] 1．采用查阅资料、收集数据等生动活泼的学习形式，调动学生的学习积极性和主动性。

2．联系生产、生活实际学习太阳能、生物质能的利用。

[情感态度与价值观] 认识开发、利用高能清洁能源的重要性和紧迫性。

[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。

[难点]太阳能、生物质能的利用原理。

[课时分配]二课时

[教学过程] [第一课时

太阳能的利用]

[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？

[展示图片] [学生讨论] 结论：非洲43年、美洲22.5年、欧洲25.7年、中东100年。

[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

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诱人的。

[教师补充讲解]开发、利用太阳能的重大意义：

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（如太阳能热水器、太阳能电池等）。

[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]学生各述己见，教师给予引导。

[归纳与小结]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：P44 2．大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用：P45 （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。

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。

(C6H10O5)n＋nH2O催化剂nC6H12O6

C6H12O6(s)＋6O2(g)→6H2O(l)＋6CO2(g)

△H＝－2804 kJ·mol－1

科学家估计，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10倍左右。

[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？你知道有哪些途径，已经取得哪些成就吗？

[讨论与归纳]（在学生讨论后，教师配合讲解，播放影响资料或课件）

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］

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阅读教材中“太阳能的利用方式”，要求学生在阅读时注意以下几点：

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．思考人们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：

[拓展视野]P45～46 （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

（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。

［思考与研究］鼓励学生就下列问题谈谈自己的想法。

据科学家预测，21世纪，化学科学在创造新物质方面将会有更加辉煌的成就。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。你认为人类能否模拟绿色植物的光合作用，直接利用太阳能把二氧化碳和水转化为葡萄糖？如能，要做到这一点，你认为需要解决哪些问题？

[第二课时

生物质能的利用

氢能的开发与利用] [课题引入]P46 二．生物质能的利用

P46 6nCO2＋5nH2O 1．直接燃烧：(C6H10O5)n＋6nO22．生物化学转换

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点燃

（1）沼气：

酶（2）乙醇：(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6

2C2H5OH＋2CO2↑

C6H12O63．热化学转换

[拓展视野]P47 生活垃圾中生物质能的利用

三．氢能的开发与利用

1．氢能的三大优点：

（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。

[交流与讨论]P48 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。（后两种应该是最佳方式）

3．氢能的利用途径：

（1）燃烧放热（如以液氢为燃料的液体火箭）

（2）用于燃料电池，释放电能（如氢氧燃料电池）

（3）利用氢的热核反应释放出的核能（如氢弹）

[教师讲解]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）》。

4．储氢技术：[拓展视野]P48～49

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发酵