第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用第一课时教学设计

化学2 专题2 化学反应与能量转化

§2-4 太阳能、生物质能和氢能的利用

（1课时）

【学习目标】

1、简单了解太阳能、生物质能、氢能利用的现状，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、认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和迫切性。

『新课引入』阅览书P44

图2－19 2010年世界一次能源消耗。从世界能源结构来看，目前世界所需的能源大多数来自化石燃料（煤、石油、天然气）。但是，我们知道，化石燃料的利用，存在一些缺陷。比如：燃烧的热效率低，产物污染大气等。而且，化石燃料是不可再生的能源。科学家对全球化石燃料何时会消耗殆尽做了估计：煤220年、石油40年、天然气60年。

1、新能源与常规能源：

新能源（NE）：又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、生物质能、氢能、地热能、风能、海洋能、核能等。已经广泛利用的化石燃料（煤、石油、天然气）、水能等能源，称为常规能源。

2、一次能源与二次能源：

一次能源：直接取自自然界、没有经过加工转换的各种能量和资源。如：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等。

二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等。

3、可再生能源和不可再生能源：

一次能源可以进一步分为可再生能源和不可再生能源两大类。可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等，它们在自然界可以循环再生。而不可再生能源包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的。

为了解决全球的能源危机和燃烧化石燃料所代来的污染问题，世界各国都在致力于开发和利用洁净、高效的新能源。比如：太阳能、生物质能、氢能等。

其中，最诱人的是太阳能。

一、太阳能的利用：

1. 太阳能资源特点：

（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）最为清洁（利用过程不会产生污染，也不会产生废弃物）。

『思考』如何利用太阳能？请大家阅读书P45－46。

2. 太阳能的利用方式：

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化学2 专题2 化学反应与能量转化

（1）光－热转换：

『应用』地膜、大棚、温室；太阳能热水器；

（2）光－电转换：

①光－热－电转换方式：

利用太阳能对水加热，生成水蒸气，再驱动气轮机发电；

②光－电转换方式：

光电效应，直接将太阳能转换成电能。

『应用』太阳能电池。

（3）光－化学能转换：

『应用』Na2SO4·10H2O晶体自制暖袋；利用光能电解水（H2）。

（4）光－生物质能转换：

『应用』光合作用。

在太阳光的作用下，植物体内的叶绿素把H2O、CO2转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，将光能转化为化学能。

6H2O + 6CO2

C6H12O6 + 6O2

动物体内的淀粉、纤维素在酶的催化作用下，与H2O反应分解成葡萄糖，葡萄糖氧化生成H2O和CO2，又释放出热量，提供人体生存、活动需要。

(C6H10O5)n + nH2O 催化剂

nC6H12O6

C6H12O6(s) + 6O2(g)

6H2O(l) + 6CO2(g)

ΔH ＝

－2804 kJ/mol

这就相当于把太阳能储藏在生物体内。

『过渡』除了太阳能之外，生物质能也是一种洁净、高效的新能源。

光叶绿素二、生物质能的利用：

1. 生物质能：

来源于植物及其加工产品所贮存的能量。

包括农业废弃物（植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。

2. 生物质能的优点：

（1）资源丰富并且可再生；

（2）资源分布广泛；

（3）对环境污染较小。

3. 生物质能的利用方式：

（1）直接燃烧：“古老而又年青的能源”

(C6H10O5)n + 6nO2(g)

点燃

5nH2O + 6nCO2

（2）生物化学转换：

①细菌在厌氧条件下，生成沼气；

②在催化剂存在条件下，经水解和细菌发酵，生成乙醇。

(C6H10O5)n + nH2O (g)

酶

nC6H12O6

C6H12O6

发酵

2C2H5OH + 2CO2↑

（3）热化学转化：

阅读书P47 “拓展视野”——生活垃圾中生物质能的利用。

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化学2 专题2 化学反应与能量转化

三、氢能的开发与利用：

1. 氢能的优点：

（1）热值大；

（2）燃烧产物是水，无污染；

（3）制备原料是水，资源不受限制；

2. 氢能的产生方式：

（1）以天然气、石油、煤为原料，高温使之与水反应制得；

（2）以天然气、石油、煤为原料，部分氧化法制得；

（3）电解水制备；

（4）生物质气化制氢；

（5）光解水制氢；

3. 氢能的利用途径：

（1）燃烧放热；如：以液氢为燃料的火箭。

（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，释放核能；如：氢弹。

4. 氢气的贮存和运输：

阅读书P48

“拓展视野”——“储氢材料”

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