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(共26张PPT)
第十一单元 化学与社会
课题2 化学与可持续发展
11.2 化学与能源利用
化学与材料开发
核心素养目标
科学态度与责任：
认识化学在自然资源合理开发、环境保护及可持续发展中的重要作用，增强节约资源、保护环境的意识，树立利用化学知识促进社会可持续发展的责任感，践行绿色化学理念。
化学观念：
形成 “化学为可持续发展提供物质保障” 的观念，理解化学在能源转化、材料研制中的关键作用，认识物质转化与资源利用、环境保护的密切联系。
科学思维：
通过分析能源利用、材料开发中的化学过程（如煤的气化、高分子材料的合成），培养归纳概括、逻辑推理能力
重点
化学在能源利用（如清洁能源开发）、材料开发（如合成材料研制）中的应用；
可持续发展理念与化学实践的结合（如资源循环利用）。
难点
理解化学转化在能源高效利用和新型材料研发中的机制（如电解水制氢、复合材料性能优化）；
运用跨学科知识解决可持续发展中的实际问题（如塑料垃圾资源化方案设计）
课前导入
课前导入
当你们看到马路上的新能源汽车，使用着轻便的塑料制品，是否想过这些都与化学密切相关？比如，新能源汽车的电池如何通过化学反应储存能量？可降解塑料又是怎样通过化学方法研制出来的？其实，化学在实现社会可持续发展中扮演着关键角色，从能源的清洁利用到新材料的开发，都离不开化学的助力。今天，就让我们一起探索 “化学与可持续发展”，揭开其中的奥秘。
01
化学与能源利用
随着时代的发展，从自然资源中直接获取的天然物质在数量和性能上都难以满足社会的需要。人们借助化学方法分析物质的组成，通过化学反应得到一系列新的材料和能源，为社会可持续发展提供了物质保障和前进动力。
为了改变传统的能源利用方式，人们通过化学反应将化石能源转化为清洁、便利的二次能源，开发可再生和环境友好的新能源，为能源利用开辟了新的途径。无论是煤的清洁利用、电解水制氢，还是风力发电机、光伏电池、燃料电池和电动汽车锂离子电池的生产，都是化学大显身手的重要领域。
我国建成的煤制乙醇工厂（采用了自主研发的新型催化剂和环境友好合成路线）
我国建成的光伏电解水制氢工厂（图中为储氢罐和电解车间）
我国生产的超大型复合材料风电叶片
风电制氢
风能是一种绿色清洁能源，但受天气状况影响较大，风力发电输出不均衡，风电输送和消纳存在一定困难。我国利用高原和海上丰富的风能资源发展风电，并通过风电电解水制氢，有效克服了风电的天然缺陷，为经济发展提供了大量清洁能源。风能与氢能联合开发，带动了上下游产业链的发展。多学科融合协作和科技创新，资源、技术与产业密切配合，实现了自然资源利用、生态环境保护与经济社会高质量发展的有机统一。
02
化学与材料开发
煤、石油等化石燃料和秸秆等生物质直接燃烧，其应用范围有限且污染严重。
如果通过化学反应进行物质转化，就能得到煤气、沼气等清洁燃料和化工原料，以及塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料。化学在材料的研制和创新中均发挥着重要作用。
高分子的相对分子质量比较大（通常在1万以上），淀粉、蛋白质、橡胶等高分子的相对分子质量可达几十万，甚至上百万。
高分子材料
分类
结构
天然高分子材料
合成材料
天然存在，不需要化学方法合成的材料
天然橡胶和棉花、羊毛等天然纤维
人工合成的高分子材料
塑料、合成橡胶、合成纤维
由大量小分子聚合而成的聚合物，具有链状或网状结构
常见的合成材料
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例
塑 料
密度小，耐腐蚀，易加工
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等。
绝缘材料、包装材料、农用薄膜、管道、机械零件等
常见的合成材料
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例
合成 橡胶
弹性和绝
缘性好
顺丁橡胶、丁苯
橡胶、异戊橡胶、
硅橡胶等
轮胎、密封制品、防护用品等
常见的合成材料
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例
合成 纤维
强 度 高，
弹性好，耐磨，耐腐蚀
聚丙烯纤维（丙
纶）、聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）等
纺织原料、过滤材料、建筑材料等
新型材料
复合材料
具有光、电、磁等特殊性质的功能材料
概述
合成材料
人们不断改进钢铁、铝合金等金属材料，玻璃、陶瓷、水泥等无机非金属材料和塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子材料的性能，并将几种材料复合起来，综合各组分性能的优点，形成复合材料
如碳纤维复合材料、玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）、芳纶复合材料等
纤维种类 燃烧情况 气味 灰烬
棉纤维 易燃，直接燃烧 烧纸的气味 灰色，细而软
羊毛纤维 起泡成球， 不持续燃烧 烧焦羽毛的气味 黑褐色小球，
易碎
涤纶 先熔化再燃烧，或边熔化边燃烧 特殊气味 黑色或褐色硬块
实验现象
社会的可持续发展要以自然资源的合理开发和利用为基础。如果对物质的获取、使用或处理不当，就会引发一系列环境和社会问题。
各种资源从开采、提炼到制成产品，再到产品的使用与回收，其中的每个环节都离不开物质的转化，与物质的组成、结构、性质和应用密切相关，而这些正是化学的研究对象。
化学与相关技术的发展，遵循增进人类福祉、尊重生命权利、合理控制风险等原则，充分考虑资源供给和环境承载能力，将为解决影响可持续发展的社会性科学议题开辟新的途径，为人类创造更加美好的生活。
03
课堂小结
04
课堂练习
1.我国《可再生资源法》倡导碳资源转化与循环利用，下列说法错误的是 （ ）
A．特定条件下，秸秆可转化为化石资源
B．煤、石油是很好的能源，其直接燃烧不会污染环境
C．以二氧化碳为原料转化成秸秆等生物质的变化主要是光合作用
D．石油分馏可制备汽油、煤油、柴油，是物理变化
B
2.关于开发利用风能的意义，理解正确的一组是( )
①节约大量的化石燃料
②风能是可再生能源
③减少二氧化硫的排放、防止形成酸雨
④风能是二次能源
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
A
3.下列关于物质的鉴别方法错误的是( )
A．用灼烧的方法鉴别羊毛和涤纶
B．用水鉴别硝酸铵固体和氢氧化钠固体
C．用稀盐酸鉴别氢氧化钙和碳酸钙
D．用氢氧化钡溶液鉴别氯化镁溶液和硫酸钠溶液
D
4.某服装标签的部分信息如表所示，下列相关说法不正确的是( )
A．棉、涤纶均为有机合成纤维
B．可用灼烧的方法鉴别棉和涤纶
C．棉纤维柔软，吸水性、透气性好
D．多年后该服装仍可作为再生资源回收利用
A
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