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  • 2021-07-07 发布

太阳能、生物质能和氢能的开发和利用 学案

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‎ ‎ 太阳能、生物质能和氢能的利用 班级_______学号_______姓名______________‎ ‎[学习目标]‎ ‎1、简单了解太阳能利用的现状、开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题;‎ ‎2、采用查阅资料、收集数据等生动活泼的学习方式,调动学生的学习积极性和主动性。联系生产、生活实际学习太阳能的利用;‎ ‎3、认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和紧迫性。‎ ‎ [课前准备]‎ ‎ 目前人类主要使用的能源是什么?‎ ‎ 根据化石燃料的形成和组成特点,在使用过程中有何弊端?‎ ‎ [学海导航]‎ 一、太阳能的利用 ‎1、地球上最基本的能源是______________。‎ ‎ 你知道目前利用太阳能有哪些方法吗?‎ ‎2、_____________是大自然利用太阳能最成功的途径。‎ 具体过程:‎ 能量转化 原 理 ‎_____能转化 为______能xk.Com]‎ 文 字 在太阳光的作用下,植物体内的叶绿素把水和二氧化碳转化为葡萄糖,进而生成淀粉、纤维素。x+k.Com]‎ 反应式 ‎_____能转化 为______能 文 字 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,同时释放出热量。‎ 反应式 ‎3、太阳能的利用方式 方 式 原 理 生产生活实例 光-_____转换 利用太阳辐射加热物体而获得热能 光-___-___转换 利用太阳辐射热发电 6‎ ‎ ‎ 光-___转换 光-___直接转换 利用光电效应,将太阳能辐射直接转化为电能 光-_____转换 利用太阳辐射和催化剂可以使水分解 光-______转换 光合作用 ‎4、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阴晴的影响。‎ ‎(3)大部分太阳能都是在夏天期间收集,如何把夏天收集的太阳能储存起来,留待冬天使用,仍然是个有待解决的问题。‎ 一、生物质能的利用 ‎1、含义:生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。‎ ‎2、范围:生物质能包括:__________________________________________等。‎ ‎3、生物质能的利用方式 利用方式 原 理 直接燃烧 生物 化学 转化 制沼气 制乙醇 热化学转化 ‎4、生活垃圾中的生物质能利用 6‎ ‎ ‎ 三、氢能的开发与利用 ‎1、氢气是理想的“绿色”能源 ‎(1)_________高,(2)原料_________,(3)产物__________。‎ ‎2、氢能产生的途径 途径 原理 特点 目前使用 途径 水煤气法 电解法 未来理想 途径 ‎3、在生活和生产中大量应用氢能源面临的难题__________________________________‎ ‎4、氢能的利用途径H2O H2、O2‎ ‎[学业测试]‎ 一、选择题 ‎1.石油是一种重要能源,人类正面临着石油短缺、油价上涨的困惑,以下能源解决的方法不当的是 ( )‎ A.用木材作燃料 B.用液氢替代汽油 C.开发风能 D.开发地热能 ‎2.下列有关能量转化的书法正确的是 ( )‎ A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程 B.化石燃料和植物燃料燃烧放出的热量均来源于太阳能 C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转化为化学能的过程 D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变为热能的过程 6‎ ‎ ‎ ‎3.制造太阳能电池需要高纯度的硅,工业上制高纯度硅常用以下反应:‎ ‎①Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)‎ ‎②SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)‎ 对上述两个反应的下列叙述中,错误的是 ( )‎ A.两个反应都是置换反应 B.反应②不是置换反应 C.由于反应②放热,则反应①一定吸热 D.两个反应都是氧化还原反应 ‎4.在生活和生产实际中大量应用氢能源。若想利用水制取氢气,下列措施中,可行的是 A.通过电解水的方法制取 B.将水进行高温加热使之分解来制取 C.在光分解催化剂的存在下,在特定的装置中,利用太阳能分解水制取氢气 D.利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下释放出氢气 ‎5.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是 ( )‎ A.推广使用燃煤脱硫技术,防治SO2污染 B.实施绿化工程,防治扬尘污染 C.研制开发燃料电池汽车,消除机动车尾气污染 D.加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量 ‎6.天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的,则下列说法正确的是 ( )‎ ‎①可砍伐树木、野草作能源 ②可用酒精作能源 ③可利用电解水的方法制得氢气作能源 ④应开发太阳能、核能等新能源 ⑤大量应用风能、水能等可再生能源 A.① B.①⑤ C.②③ D.④⑤‎ 能源可分为一级能源和二级能源,自然界以现存形式提供的能源称为一级能源;需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+517.6kJ·mol-1‎ 根据以上叙述回答以下7、8、9三小题 ‎7.下列叙述中正确的是 ( )‎ A.电能是一级能源 B.水力是二级能源 C.氢气是一级能源 D.天然气是一级能源 ‎8.关于用水制取能源氢气,以下研究方向不可行的是 ( )‎ A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢气成为二级能源 B.设法将太阳能聚焦,产生高温,使水分解产生氢气 C.寻找高效催化剂,利用太阳能使水分解产生氢气 D.寻找特殊催化剂,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气 ‎9.已知CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g) △H=-890.3kJ·mol-1,1g氢气和1g甲烷别燃烧后,放出的热量之比约是 ( )‎ 6‎ ‎ ‎ A.1:3.4 B.1:1.7 C.2.3:1 D.4.6:1‎ ‎10.在同温同压下,下列各组热化学方程式中ΔH1>ΔH2的是 ( )‎ A.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);ΔH1 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g);ΔH2‎ B.S(g)+O2(g)==2SO2(g); ΔH1 S(s)+O2(g)==2SO2(g);ΔH2‎ C.C(s)+ O2(g)==CO(g);ΔH1 C(s)+O2(g)==CO2(g);ΔH2‎ D.H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g);ΔH1 H2(g)+ Cl2(g)==HCl(g);ΔH2‎ 二、填空题 ‎11.2g氢气充分燃烧后约放热286 kJ,而1000g汽油充分燃烧后约放热46000 kJ,氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源。试简述氢气作为理想能源的三个主要优点:‎ ‎(1)_________________________________________________________;‎ ‎(2)_________________________________________________________;‎ ‎(3)_________________________________________________________。‎ ‎12.氢气是未来的最理想的能源,科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并在二氧化钛 ‎(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术2H2O 2H2↑+O2↑。制得的氢气可 用于燃料电池。试回答下列问题:‎ ‎(1)分解海水时,实现了从_________能转变为________能,二氧化钛作__________。生成的氢气,用于燃料电池时,实现________能转变为_______能。水分解时,断裂的化学键有____________________________,分解海水的反应属于_________反应(填:放热或吸热)‎ ‎(2)某种氢燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为:‎ A极:H2 + O2- == H2O + 2e- ; B极:O2 +4e- ==2O2-‎ 则A极是电池的 极;电子从该极 (填:流入或流出)‎ ‎13.(1)如下图所示,铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中,铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是(填序号) 。‎ ‎(2)如图,烧杯中放清水,将一段铁丝固定在试管内,然后将试管倒置在水中,经 3~4天后,可观察到的现象是 ( )‎ ‎ A.试管中铁丝生锈,水面上升 B.无现象 ‎ ‎ C.试管中铁丝生锈,水面不上升 D.无法判断 6‎ ‎ ‎ 参考答案:‎ ‎11.(1)热值高 ‎ (2)来源广 ‎ (3)无污染 ‎12.(1)光,化学,催化剂。化学,电能。H—O,吸热。‎ ‎ (2)负极,流出 ‎13.(1)Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ ‎ (2)A 6‎