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能源的综合利用
第2课时
一、教学目标
1.了解太阳能、生物质能、氢能的优点及目前开发利用存在的一些困难。
2.知道几种常见的电池，认识电池是一种将化学能转化为电能的装置。
二、教学重难点
重点：太阳能、生物质能、氢能的优点及目前开发利用存在的一些困难。
难点：电池是一种将化学能转化为电能的装置。
三、教学准备
多媒体课件，铜片、锌片、硫酸铜溶液、导线、电流表等。
四、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
环节一 创设情境 引入新课 【讲述】我国首台自动跟踪太阳能高效发电站已经在泉城济南省科技馆门前安装完成。该发电站由山东一家公司研制开发，主要采用自行研制的光源跟踪器，自动跟随阳光进行太阳能光伏发电，大大提高了发电量。 【提问】太阳能的利用途径有哪些？目前使用太阳能还存在哪些困难呢？ 【过渡】这节课让我们一起来了解太阳能。 倾听，并理解。 通过“我国首台自动跟踪太阳能高效发电站”引入，激发学生兴趣，便于后续教学。
环节二 新课讲解 一、太阳能 【讲述】目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳。太阳不断地向地球辐射能量。 【布置任务】请同学们根据图示说说太阳能的转化及利用。 【总结】老师将同学们刚才的观点做了如下总结： 1.对太阳能的吸收利用 绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间利用太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收的太阳能。 2.太阳能的转化 被吸收的太阳能通过各种形式的化学反应转化为化学能，物质中的化学能又可以通过各种形式的化学反应转化为热能、光能或电能而释放出来，转化的过程如下： 【过渡】在自然界和人类生产、生活中有哪些利用太阳能的范例呢？ 【讲述】尽管太阳辐射到地球的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，每秒也已高达1.73×1017J。太阳每秒照射到地球上的能量相当于燃烧500万吨优质煤释放的能量。太阳能的开发和利用引起科学家的广泛关注。 【讨论】请你提出可能的太阳能利用途径，并与同学交流讨论。 【讲述】 利用太阳能的途径：太阳能——热能。 原理：利用太阳辐射能加热物体而获得热能。 优点：技术成熟，转换效率高，运行成本低等。 利用太阳能的途径：太阳能——电能。 原理：把太阳能直接转换成电能。 二、生物质能 【讲述】生物质能也是一种清洁能源。开发利用生物质能是开源节流、保护环境的重要措施。 【提问】阅读教材，请同学们说说什么是生物质能？生物质能有哪些应用？ 【学生回答】生物质能是太阳能经过光合作用以有机物质的形式固定下来的能源，这些有机物质通常称为生物质。 生物质能的应用：可以将生物质作为燃料燃烧。也可以借助化学方法将生物质能转化为沼气、乙醇等，作为燃料使用。 【讲述】我们来学习乙醇的相关性质。 乙醇俗称酒精，化学式为C2H6O，是一种无色透明、具有特殊香味的液体。乙醇易挥发，能与水以任意比例互溶，是工业上重要的溶剂。 乙醇在空气中易燃烧，燃烧时产生淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。 三、氢能 【讲述】氢气是一种可燃性气体，它在氧气中完全燃烧放出的热量多，是等质量甲烷完全燃烧放出热量的2倍多，水可以作为制取氢气的原料，资源不受限制，氢气的燃烧产物是水，不会污染环境。因而，氢能被人们看作是理想的“绿色能源”，有科学家认为“氢能将成为未来的主要能源”。 【布置任务】请同学们思考并回答下面两个问题： 1.我们已经学过几种制取氢气的原理，如锌等活泼金属与稀硫酸反应制取氢气，电解水制取氢气等，请写出上述制取氢气反应的化学方程式。 2.用电解方法可以使水分解为氢气和氧气，但要消耗大量的电能。科学家致力于研究用其他方法由水制取氢气。试说明利用太阳能获得氢气的优点。 【展示】展示PPT12页。 【提示】同学们书写化学方程式时要注意配平和气体符号。 【讲述】氢能的开发与利用是当今全球瞩目的研究方向。利用太阳能分解水获得氢气，其中最关键的绿色催化技术已有重大突破。此外，高效、价廉的储氢材料的研究也不断取得进展。 【提问】氢能作为新能源有很多优点，被人们看作是理想的“绿色能源”。但为什么目前还不能被广泛利用？ 【布置任务】分组讨论。 【总结】氢能的开发与利用正如同学们所说的那样，也面临着很多困难： （1）制氢问题：目前的制氢技术需要消耗大量的煤、石油、天然气或电力，效率还比较低；使用液氢为燃料所需的成本比使用汽油为燃料还要高2~3倍。（2）储氢问题：氢分子小，质量轻，容易散失；氢气易燃、易爆，对储存和运输都有很高的要求。 【讲述】虽然有难度，但是人类也在不断克服。2010年上海世博会就已使用氢燃料电池汽车作为观光车辆。2016年，我国首条氢能源城市公交车示范线路在广东佛山开通。2017年10月，世界首列使用氢燃料电池的有轨电车在河北唐山投入运营。2020年，我国的氢能无人机飞行续航时间刷新世界记录。 根据图示回答问题。 倾听、理解并记忆。 倾听、理解。 思考、交流讨论并回答教师提出的问题。 带着问题阅读教材，并回答问题。 倾听、理解并记忆。 倾听、理解、记忆。 写出方程式并回答问题。 思考、讨论并回答问题。 倾听、理解。 教师抛出任务，让学生看图思考，培养学生看图获取信息的能力，同时锻炼表达能力。 抛出问题让学生思考、讨论，培养学生动脑能力和发散思维。 培养学生阅读资料、获取信息的能力，同时锻炼表达能力。 通过讲述让学生明确乙醇的物理性质和可燃性。 让学生明确氢气被称为“绿色能源的”的原因。 培养学生正确书写化学方程式的能力和识图能力。 培养学生的合作能力及总结能力。 让学生体会科学进步对社会发展做出的贡献。
四、化学电池 【过渡】电池是我们日常生活中常见的一种装置。它是一种高效率的能量转化器。 【提问】下图所示的是生产、生活中常用的几种不同类型的电池，它们有什么相同之处呢？ 【讲述】化学电池是一种能量转化与储存的装置，可以将化学能转化为电能。在能量转换中，电池通过特定的化学反应，消耗某种化学物质而释放出电能，且能量转换率较高。常见的电池：干电池、蓄电池、锂离子电池等。 【讲述】现在我们通过实验具体来了解电池的工作原理。 【布置任务】观察由老师完成的下列实验，并记录实验现象，完成PPT第18页的表格。 【演示实验】用砂纸擦去铜片和锌片表面的氧化膜，用导线将铜片和锌片分别接到电流表的正、负极，然后把铜片和锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。 【交流讨论】现在老师请一名同学回答问题，其他同学可进行补充。 【总结】刚才同学们说出了实验现象，并简单分析了原因，现在老师总结如下:
这个实验，我们观察到电流表指针发生了偏转，是因为电路中电荷的定向移动形成了电流，原因是锌与硫酸铜溶液发生了化学反应，方程式为：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu。实验中化学能转化成了电能。 【讲述】电池在生产生活中应用十分广泛，但因为它含有重金属，如果处理不当，会对环境造成污染，请同学们思考并回答下列两个问题：
1.请你根据生活经验，说说电池的应用。 2.随意丢弃废旧电池，会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染：一枚小的纽扣电池可污染600 m 水，会使1 m 失去利用价值，并造成永久性伤害，你认为应该如何处理废旧电池？ 思考、回答。 倾听、理解。 观察，记录。 倾听、理解。 思考、回答问题。 培养学生观察能力、解决问题的能力。 让学生明确电池的概念及原理。 培养学生的实验观察能力、引导学生分析实验现象，并做出合理推论。 根据生活经验让学生自己总结，体会化学与生活的紧密联系，同时强化学生的环保意识。
环节三 拓展延伸 【展示】不需要牙膏的太阳能牙刷。 阅读PPT。 拓展学生视野，让学生了解另一种新能源——可燃冰。
随堂作业 PPT展示 做题。 通过习题巩固本节所学知识
环节四 课堂小结 展示PPT25页。 倾听并理解。 帮助学生梳理本节知识，便于学生记忆。
五、板书设计
第2节 能源的综合利用
第2课时
清洁能源
太阳能
太阳能 热能 太阳能 电能
生物质能
（1）概念
（2）应用
（3）乙醇的性质
氢能
（1）氢能的优点
（2）氢能的开发与利用面临的困难
化学电池
将化学能直接转化为电能的装置。
6 / 6(共26张PPT)
第2课时
第2节 能源的综合利用
第9章 化学与社会可持续发展
化学沪教版新课标九年级下册
学习目标
1.了解太阳能、生物质能、氢能的优点及目前开发利用存在的一些困难。
2.知道几种常见的电池，认识电池是一种将化学能转化为电能的装置。
难点
重点
我国首台自动跟踪太阳能高效发电站已在泉城济南省科技馆门前安装完成。该发电站由山东一家公司研制开发，主要采用自行研制的光源跟踪器，自动跟随阳光进行太阳能光伏发电，大大提高了发电量。
太阳能的利用途径有哪些？目前使用太阳能还存在哪些困难呢？
目前人类所使用的能源绝大部分来自太阳。太阳不断地向地球辐射能量。绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间接利用太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收和利用的太阳能。
太阳能的转化及利用
太阳能
尽管太阳辐射到地球的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，每秒也已高达1.73×1017J。太阳每秒照射到地球上的能量相当于燃烧500万吨优质煤释放的能量。太阳能的开发和利用引起科学家的广泛关注。
思考讨论
请你提出可能的太阳能利用途径，并与同学交流讨论。
利用太阳能的途径：太阳能——热能
温室
太阳能热水器
原理：利用太阳能加热物体而获得热能。
优点：技术成熟，转换效率高，运行成本低等。
利用太阳能的途径：太阳能——电能
原理：把太阳能直接转换成电能。
太阳能电池
生物质能：太阳能经过光合作用以有机物质的形式固定下来的能源，这些有机物质通常称为生物质。
可以将生物质作为燃料燃烧。
借助化学方法将生物质转化为沼气、乙醇等，作为燃料使用。
生物质能的应用：
生物质能
乙醇俗称酒精，化学式为C2H6O，是一种无色透明、具有特殊香味的液体。乙醇易挥发，能与水以任意比例互溶，是工业上重要的溶剂。
乙醇在空气中易燃烧，燃烧时产生淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。
C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O
点燃
完全燃烧放出的热量多
燃烧产物是水，不会污染环境
水可以作为制取氢气的原料
理想的“绿色能源”
氢能
1.我们已经学过几种制取氢气的原理，如锌等活泼金属与稀硫酸反应制取氢气，电解水制取氢气等，请写出上述制取氢气反应的化学方程式。
2.用电解方法可以使水分解为氢气和氧气，但要消耗大量的电能。科学家致力于研究用其他方法由水制取氢气。试说明利用太阳能获得氢气的优点。
思考讨论
太阳能
光电转换
电解水
光分解水
Zn+H2SO4 ZnSO4 +H2↑
2H2O 2H2↑ +O2↑
通电
1.
2. 利用太阳能分解水制氢气的优点是节约能源、制取氢气的成本低等。
成果展示
2010年上海世博会就已使用氢燃料电池汽车作为观光车辆。
2016年，我国首条氢能源城市公交车示范线路在广东佛山开通。
2017年10月，世界首列使用氢燃料电池的有轨电车在河北唐山投入运营。
2020年，我国的氢能无人机飞行续航时间刷新世界记录。
使用氢燃料电池的有轨电车
氢能无人机
氢能作为新能源有很多优点，被人们看作是理想的“绿色能源”。但为什么目前还不能被广泛利用？
储氢问题
质量轻，容易散失。
易燃、易爆，存储和运输都有很高的要求。
制氢问题
需要消耗大量煤、石油、天然气或电力。
使用液氢所需成本比使用汽油为燃料所需成本还高。
思考讨论
1.下图所示的是生产、生活中常用的几种不同类型的电池，它们有什么相同之处呢？
电池的相同之处都是将化学能转化为了电能。
化学电池：一种能量转化与储存的装置，可以将化学能转化为电能。
优点：具有体积小、使用方便、能量转化效率高等许多优点。
蓄电池
干电池
锂离子电池
常见的电池：干电池、蓄电池、锂离子电池等。
化学电池的广泛应用
用砂纸擦去铜片和锌片表面的氧化膜。
用导线将铜片和锌片分别连接到电流表的正负极。
把铜片和锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。
演示实验
实验现象
实验分析
实验结论
电流表的指针发生偏转
电路中电荷的定向移动形成了电流，原因是锌与硫酸铜溶液发生了化学反应，化学方程式为：Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu
实验中化学能转化成了电能
演示实验
1. 请你根据生活经验，说说电池的应用。
2.随意丢弃废旧电池，会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染：一枚小的纽扣电池可污染600 m 水，会使1 m 失去利用价值，并造成永久性伤害，你认为应该如何处理废旧电池？
思考讨论
航天器
机动车
照明灯
电池的用途
电池用途十分广泛，不但照明灯、钟表、计算器等电子产品需要电池，机动车也需要电池，甚至在航天器上也要用到性能优越的电池。
成果展示
生活中的废旧电池不能随意丢弃，应投入指定的垃圾箱内进行回收处理。
成果展示
拓
展
小
课
堂
不需要牙膏的太阳能牙刷
加拿大研究人员开发出一款新型牙刷，该牙刷不需要牙膏，借助太阳能在口腔内发生化学反应达到清洁牙齿的目的。该牙刷由一块太阳能电池和一个基座构成，通过一根铅丝将电子传到牙刷前端，电子与口腔中的酸发生化学反应，可除去牙垢，杀死细菌。
1．关于太阳能的利用，下列说法错误的是（ ）
A．太阳能可以转化为热能
B．太阳能不能直接转化成电能
C．太阳能安全、清洁、无污染
D．太阳能热水器是把太阳能转化为热能
B
2．燃料对环境的影响越来越受到人们的重视，以人为本，关注健康，是人类永恒的主题。下列选项中，属于最清洁的燃料的是（ ）
A．天然气 B．乙醇汽油 C．氢气 D．煤气
C
3.（1）汽车最理想的清洁燃料是氢气，氢气在空气中燃烧的化学方程式为__________________。但氢动力汽车目前还不能普及，原因是________________________________________（答一点即可）。
（2）为开发新能源，某同学设想了一个利用氢能的方案，如下所示。　
该方案是否可行？_______（填“可行”或“不可行），理由是
_____________________________________________。
2H2+O2 2H2O
点燃
氢气在储存、运输方面还存在技术上的困难
不可行
电解水需要消耗大量的电能，所产生的氢能成本高
能源的综合利用
第2课时
太阳能
氢能
太阳能—热能
优点
太阳能—电能
面临困难
化学电池：将化学能直接转化为电能的装置
课堂小结
清洁能源
热值大
原料来源广
产物无污染
制氢问题
储氢问题
生物质能
再见

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