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第第1 1节节 能源的综合利用能源的综合利用沪教版沪教版 九年级下册九年级下册1第1节 能源的综合利用1 人类社会需要充足的能源、丰富的材料、良好人类社会需要充足的能源、丰富的材料、良好的环境，而的环境，而能源、材料、环境能源、材料、环境这三个领域的研究都这三个领域的研究都离不开化学。离不开化学。化学有助于人类解决化学有助于人类解决能源危机能源危机；化学为人类提供更化学为人类提供更丰富的材料丰富的材料；化学能保护和改善人类赖以化学能保护和改善人类赖以生存的环境。生存的环境。新课导入新课导入2 人类社会需要充足的能源、丰富的材料、良好的环境，能源：能为人类提供所需能量的资源能源：能为人类提供所需能量的资源3能源：能为人类提供所需能量的资源3我国首台自动跟踪太阳能高效我国首台自动跟踪太阳能高效发电站在泉城济南省科技馆门发电站在泉城济南省科技馆门前安装完成。前安装完成。太阳能路灯太阳能路灯太阳能热水器太阳能热水器4我国首台自动跟踪太阳能高效发电站在泉城济南省科技馆门前安装完利用风能和太阳能的自亮街灯利用风能和太阳能的自亮街灯风力发电风力发电风能风能5利用风能和太阳能的自亮街灯风力发电风能5温泉温泉西藏羊八井地热发电站西藏羊八井地热发电站 地热能地热能西藏利用地热发电西藏利用地热发电 温泉温泉6温泉西藏羊八井地热发电站 地热能西藏利用地热发电 温泉6大亚湾核电站大亚湾核电站7大亚湾核电站7电能电能8电能8氢动三号亮相长城氢动三号亮相长城 9氢动三号亮相长城 9化石燃料：是我们生产、生活的主要能源。化石燃料：是我们生产、生活的主要能源。煤煤石油石油10化石燃料：是我们生产、生活的主要能源。煤石油10几种能源及分类几种能源及分类太阳能太阳能 氢能氢能 核能核能 电能电能 化石燃料（煤、石油、天然气）化石燃料（煤、石油、天然气）常规能源常规能源新能源新能源可再生能源可再生能源不可再生能源不可再生能源电能电能 化石燃料（煤、石油、天然气）化石燃料（煤、石油、天然气）太阳能太阳能 氢能氢能 核能核能太阳能太阳能 风能风能 地热能地热能 核能核能 化石燃料（煤、石油、天然气）化石燃料（煤、石油、天然气）可燃冰可燃冰11几种能源及分类太阳能 氢能 核能 电能 化石燃料（煤、常规能源：即传统能源，已经大规模生产和广泛利用的能源。常规能源：即传统能源，已经大规模生产和广泛利用的能源。新能源：以新技术为基础，系统开发的能源。新能源：以新技术为基础，系统开发的能源。常见的能源常见的能源太阳能、化石能源、水能、风能、核能（原子能）、氢能太阳能、化石能源、水能、风能、核能（原子能）、氢能潮汐能：海水潮流运动的能量潮汐能：海水潮流运动的能量海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、温差能海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、温差能地热能：地球内部释放到地表的能量地热能：地球内部释放到地表的能量生物质：燃烧植物体放出热能生物质：燃烧植物体放出热能12常规能源：即传统能源，已经大规模生产和广泛利用的能源。常见的看到这些信息，你有什么感想看到这些信息，你有什么感想？下表是我国化石燃料储量及年产量下表是我国化石燃料储量及年产量探明储量探明储量年产量年产量开采年限开采年限石石 油油32.732.7亿吨亿吨1.61.6亿吨亿吨天然气天然气1370013700亿立方米亿立方米 217217亿立方米亿立方米煤煤11451145亿吨亿吨12.412.4亿吨亿吨63.163.1年年92.492.4年年20.420.4年年问题问题:这些对你有什么启示？解决能源危机的方法有哪些？这些对你有什么启示？解决能源危机的方法有哪些？13看到这些信息，你有什么感想？下表是我国化石燃料储量及年解决能源危机的一般方法解决能源危机的一般方法开发新能源。如：核能、太阳能、氢能等。开发新能源。如：核能、太阳能、氢能等。提高能量转化率，降低能耗。提高能量转化率，降低能耗。研制、使用研制、使用节能节能产品。产品。14解决能源危机的一般方法开发新能源。如：核能、太阳能、氢能等。由由“energy”“energy”的第一个字母的第一个字母“e”“e”构成一个圆形图案，构成一个圆形图案，中间包含了一个变形的汉字中间包含了一个变形的汉字“节节”，寓意为节能。缺口，寓意为节能。缺口的外圆又构成的外圆又构成“CHINA”“CHINA”的的第一字母第一字母“C”“C”，“节节”的的上半部简化成一段古长城的上半部简化成一段古长城的形状，与下半部构成一个峰形状，与下半部构成一个峰火台的图案一起，象征着中火台的图案一起，象征着中国。国。“节节”的下半部又是的下半部又是“能能”的汉语拼音第一字母的汉语拼音第一字母“N”“N”。整体图案为蓝色，。整体图案为蓝色，象征着人类通过节能活动还象征着人类通过节能活动还天空和海洋于蓝色。天空和海洋于蓝色。中国节能标志中国节能标志 你们在日常生活中如何节能？你们在日常生活中如何节能？讨论讨论:节能标志的含义节能标志的含义15 由“energy”的第一个字母“e”构成一个圆形图案，中石油石油煤煤天然气天然气一、化石燃料一、化石燃料C(H、O、N、S)C、HCH4 煤煤、石石油油、天天然然气气是是当当今今世世界界上上最最重重要要的的化化石石燃燃料料(又叫矿物燃料又叫矿物燃料)，化石燃料是重要的燃料和重要的能源化石燃料是重要的燃料和重要的能源。推进新课推进新课16石油煤天然气一、化石燃料C(H、O、N、S)C、HCH4 煤煤黑色金子黑色金子 煤煤的的形形成成：煤煤主主要要是是由由古古代代植植物物在在地地下下隔隔绝绝空空气气的的条条件件下下，经经过过长长期期的的一一系系列列复复杂杂的的化化学学变变化化和和生生物物变变化化，而而形形成成的的一一种种由由有有机机物物和和无无机机物物所所组组成成的的复复杂杂的的固固态态混混合合物物。煤的煤的主要成分是碳主要成分是碳，还含有氢、氧及硫、磷等，还含有氢、氧及硫、磷等4848种元素。种元素。17煤黑色金子17 如果把烟煤隔绝空气加强如果把烟煤隔绝空气加强热煤可以分解成热煤可以分解成焦碳焦碳煤焦油煤焦油焦炉煤气焦炉煤气这种煤的处理方法称这种煤的处理方法称为为煤的干馏煤的干馏或炼焦或炼焦这可是化学变化这可是化学变化 是冶金工是冶金工业的重要原料业的重要原料 是化工生产是化工生产的重要原料的重要原料 是是重要的燃料重要的燃料在特殊设备里，在高在特殊设备里，在高温下能生成煤气温下能生成煤气煤气煤气是一种经济方便、清洁是一种经济方便、清洁卫生燃烧效率很高的燃料卫生燃烧效率很高的燃料 煤煤有有实实用用价价值值的的综综合合利利用用主主要要有有煤煤的的干干馏馏、气气化化和和液化液化(均为化学变化）。均为化学变化）。煤最主要的应用是直接作为燃料。煤最主要的应用是直接作为燃料。18煤 如果把烟煤隔绝空气加强热煤可以分解成焦碳煤焦煤：工业的粮食煤：工业的粮食19煤：工业的粮食19 2012 2012年年9 9月月2 2日江西安源煤矿瓦斯大爆炸事故日江西安源煤矿瓦斯大爆炸事故20 2012年9月2日江西安源煤矿瓦斯大爆炸事故20 煤矿的矿井中常因含有甲烷、煤尘等物质煤矿的矿井中常因含有甲烷、煤尘等物质而发生瓦斯爆炸，造成人员伤亡。你认为煤矿而发生瓦斯爆炸，造成人员伤亡。你认为煤矿应采取哪些安全措施？应采取哪些安全措施？严禁烟火，注意通风思考思考21 煤矿的矿井中常因含有甲烷、煤尘等物质而发生瓦斯爆炸，石油的形成：石油的形成：石油是由古代动、植物遗体在地壳内石油是由古代动、植物遗体在地壳内部高温、高压条件下经过非常复杂的化学变化而形部高温、高压条件下经过非常复杂的化学变化而形成的各种烷烃、环烷烃和芳烃组成的液态混合物。成的各种烷烃、环烷烃和芳烃组成的液态混合物。其主要成分是多种碳、氢元素组成的有机化合物，其主要成分是多种碳、氢元素组成的有机化合物，同时含少量硫、氧、氮等元素。同时含少量硫、氧、氮等元素。石油（原油）经过分馏可得到系列产品，如溶石油（原油）经过分馏可得到系列产品，如溶剂油、汽油、柴油、润滑油等。剂油、汽油、柴油、润滑油等。22石油的形成：石油是由古代动、植物遗体在地壳内部高温、高压条件石油气石油气汽汽 油油煤煤 油油柴柴 油油润滑油润滑油石石 蜡蜡沥沥 青青石油分馏示意图石油分馏示意图按沸点由低到高的顺序按沸点由低到高的顺序分离分离出来出来石油的综合利用石油的综合利用是物理变化是物理变化23石油气汽 油煤 油柴 油润滑油石 蜡沥 经精加工能得到经精加工能得到50005000多种化工原料多种化工原料石油是重要的化工原料石油是重要的化工原料24石油、天然气经精加工能得到5000多种化工原料石油是重要的化辛烷值辛烷值常用来衡量汽油的抗震程度，把抗震性较好的常用来衡量汽油的抗震程度，把抗震性较好的异辛烷异辛烷(2(2，2 2，4 4一三甲基戊烷一三甲基戊烷)的辛烷值定为的辛烷值定为l00l00，爆，爆震性极强的正庚烷的辛烷值定为零，把汽油的抗震性震性极强的正庚烷的辛烷值定为零，把汽油的抗震性和这两种烃的不同比例的混合物进行比较，就可以得和这两种烃的不同比例的混合物进行比较，就可以得到该汽油的相对辛烷值。为了提高汽油的辛烷值，过到该汽油的相对辛烷值。为了提高汽油的辛烷值，过去广泛使用的一种入法是在汽油中添加少量抗震剂去广泛使用的一种入法是在汽油中添加少量抗震剂四乙基铅；现在为了提高汽油的辛烷值，一般采用甲四乙基铅；现在为了提高汽油的辛烷值，一般采用甲基叔丁基醚基叔丁基醚 CHCH3 3O OC(CHC(CH3 3)3 3，又名，又名MTBE MTBE 作为高辛作为高辛烷值组分。目前，我国使用的烷值组分。目前，我国使用的车用汽油标号就是按照车用汽油标号就是按照汽油的辛烷值大小划分的汽油的辛烷值大小划分的，例如，例如9090号汽油表示该汽油号汽油表示该汽油的辛烷值不低于的辛烷值不低于9090。25辛烷值常用来衡量汽油的抗震程度，把抗震性较好的异辛烷(2，2 天然气：天然气：主要成份是（主要成份是（CHCH4 4）甲烷，俗称沼气）甲烷，俗称沼气 天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气又可分为源有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。伴生气和非伴生气两种。尽管天然气是无色无味的，然而在送到最终用户之尽管天然气是无色无味的，然而在送到最终用户之前，还要用前，还要用硫醇硫醇来给天然气添加气味，以助于泄漏检测。来给天然气添加气味，以助于泄漏检测。天然气不像一氧化碳那样具有毒性，它本质上是对人体天然气不像一氧化碳那样具有毒性，它本质上是对人体无害的。无害的。26 天然气：26完全燃烧：完全燃烧：CHCH+2O+2O=CO=CO+2H+2H O O（反应条件为点燃）（反应条件为点燃）天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高炸性气体，安全性较高。采用天然气作为能源，可减少煤。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减，减少二氧化碳排放量少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量和氮氧化合物排放量50%，并有助，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会质量。但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳产生二氧化碳。因此，不能把天然气当做。因此，不能把天然气当做新能源新能源。27完全燃烧：CH+2O=CO+2HO（反应条件为点我国提出我国提出“西气东输西气东输”工程工程 西气东输：该工程将天然气西气东输：该工程将天然气从新疆从新疆塔里木塔里木输送输送到上海西郊到上海西郊，输气管道输气管道全长全长42004200多千米，横跨多千米，横跨9 9个省、市、自治区个省、市、自治区，这一工程完成后，我国这一工程完成后，我国东部沿海地区东部沿海地区就就可以可以用天然气作为主要燃料用天然气作为主要燃料。28我国提出“西气东输”工程 西气东输：该工程将天然气从新天然气储罐天然气储罐海上天然气田海上天然气田西气西气东输工程的管道施工工程的管道施工现场西气东输跨越黄河西气东输跨越黄河29天然气储罐海上天然气田西气东输工程的管道施工现场西气东输跨越 可燃冰的发现可燃冰的发现 “冰冰”怎么会怎么会“燃烧燃烧”？但在自然界中确？但在自然界中确实存在这种能够燃烧的实存在这种能够燃烧的“冰冰”。可燃冰最初被。可燃冰最初被发现，并不是在海底。早在发现，并不是在海底。早在2020世纪世纪3030年代，工年代，工程技术人员就发现，一些输气管经常会被奇怪程技术人员就发现，一些输气管经常会被奇怪的冰块堵塞。化学家对这些冰块进行分析后得的冰块堵塞。化学家对这些冰块进行分析后得知，这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。知，这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。当时，这些甲烷水合物被视为一种麻烦，而不当时，这些甲烷水合物被视为一种麻烦，而不是一种新型的能源。是一种新型的能源。30可燃冰 可燃冰的发现30 后后来来的的实实验验证证明明，1 1立立方方米米这这种种可可燃燃冰冰燃燃烧烧，相相当当于于164164立立方方米米的的天天然然气气燃燃烧烧所所产产生生的的热热值值。据据粗粗略略估估算算，在在地地壳壳浅浅部部，可可燃燃冰冰储储层层中中所所含含的的有有机机碳碳总总量量，大大约约是是全全球球石石油油、天天然然气气和和煤煤等等化化石石燃燃料料含含碳碳量量的的两两倍倍。有有专专家家认认为为，水水合合甲甲烷烷这这种种新新型型能能源源一旦得到开采，将使人类的燃料一旦得到开采，将使人类的燃料使用史延长几个世纪。使用史延长几个世纪。据据专专家家估估计计，全全世世界界石石油油总总储储量量在在27002700亿亿吨吨到到65006500亿亿吨吨之之间间。按按照照目目前前的的消消耗耗速速度度，再再有有50506060年年，全全世世界界的的石石油油资资源源将将消消耗耗殆殆尽尽。可可燃燃冰冰的的发发现现，让陷入能源危机的人类看到新希望。让陷入能源危机的人类看到新希望。31 后来的实验证明，1立方米这种可燃冰燃烧，相当于16 据了解，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采据了解，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，据测算，中国南海天然气水合物的资源量出天然气水合物，据测算，中国南海天然气水合物的资源量为为700700亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。的二分之一。中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃可燃冰冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第，从而成为继美国、日本、印度之后第4 4个通过国家级研个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。发计划采到水合物实物样品的国家。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约科学家估计，海底可燃冰分布的范围约40004000万平方公里，万平方公里，占海洋总面积的占海洋总面积的10%10%，海底可燃冰的储量够人类使用，海底可燃冰的储量够人类使用10001000年，年，因而被科学家誉为因而被科学家誉为“未来能源未来能源”、“2121世纪能源世纪能源”。32 据了解，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天余热余热余热余热余热余热硫元素硫元素SO2 CO炭黑炭黑CO2碳元素碳元素燃烧燃烧燃烧燃烧温室效应温室效应大气污染大气污染热污染热污染化石燃料的危害化石燃料的危害33余热余热余热硫元素SO2 CO炭黑CO2碳元素燃烧燃烧温室效 1 1、全球气候的变化：、全球气候的变化：温室效应是指由于全球二氧化碳等气体的排放量不断增温室效应是指由于全球二氧化碳等气体的排放量不断增加，导致地球平均气温不断上升的现象。原来，二氧化碳等加，导致地球平均气温不断上升的现象。原来，二氧化碳等气体就像温室中的玻璃顶棚一样，既能使太阳光顺畅地透射气体就像温室中的玻璃顶棚一样，既能使太阳光顺畅地透射到大地，又能截留和吸收地表放散出的热量，这就势必导致到大地，又能截留和吸收地表放散出的热量，这就势必导致大气温度升高，全球气候变暖。大气温度升高，全球气候变暖。太阳光CO2 燃料中的碳燃烧后转变燃料中的碳燃烧后转变为二氧化碳气体进入大为二氧化碳气体进入大气，使大气中二氧化碳气，使大气中二氧化碳的浓度增大，从而导致的浓度增大，从而导致温室效应温室效应34 1、全球气候的变化：温室效应是指由于全球二2 2、热污染、热污染火力发电站发电剩下的火力发电站发电剩下的“余热余热”被排放到河流、湖被排放到河流、湖泊或海洋，使局部区域的泊或海洋，使局部区域的水温上升，严重时会导致水温上升，严重时会导致鱼类等水生生物大量死亡。鱼类等水生生物大量死亡。352、热污染火力发电站发电剩下的“余热”被排放到河流、湖泊或海3 3、大气污染、大气污染在化石燃料中一般都含有在化石燃料中一般都含有相当数量的硫，燃烧时会相当数量的硫，燃烧时会释放出二氧化硫；化石燃释放出二氧化硫；化石燃料不完全燃烧时还会向大料不完全燃烧时还会向大气排放大量的一氧化碳；气排放大量的一氧化碳；煤炭燃烧时，向大气中排煤炭燃烧时，向大气中排放大量的粉尘放大量的粉尘大气污染物进入人体呼吸大气污染物进入人体呼吸道产生不适、呼吸器官障道产生不适、呼吸器官障碍、支气管哮喘、肺癌等碍、支气管哮喘、肺癌等病症，甚至造成急、慢性病症，甚至造成急、慢性中毒或死亡等现象中毒或死亡等现象酸雨对树木的危害大气的污染还会造成很多方面的大气的污染还会造成很多方面的危害，请同学们回去收集资料。危害，请同学们回去收集资料。363、大气污染在化石燃料中一般都含有相当数量的硫，燃烧时会释放火力发电厂发电中能量转化：火力发电厂发电中能量转化：化石燃料化石燃料化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能 为什么化石燃料的转化率低？我们以火力发为什么化石燃料的转化率低？我们以火力发电厂发电为例。电厂发电为例。燃烧化石燃料存在较多问题，如：燃烧化石燃料存在较多问题，如：浪费自然资源、浪费自然资源、产生大气污染、能量转化效率低等。产生大气污染、能量转化效率低等。37火力发电厂发电中能量转化：化石燃料热能机械能电能 你现在知道为什么化石燃料的转化率你现在知道为什么化石燃料的转化率低的原因了吗？低的原因了吗？那么生活中有没有能量转化率较高的那么生活中有没有能量转化率较高的装置？装置？化学电源化学电源是一种将化学能直接转化成电能的装置。是一种将化学能直接转化成电能的装置。38 你现在知道为什么化石燃料的转化率低的原因了吗？生活生产中常见电池生活生产中常见电池 你知道这些你知道这些电池工作时，电池工作时，能量是如何转能量是如何转化的？化的？39 生活生产中常见电池 你知道这些电池工作时，三、化学电池三、化学电池1、化学能、化学能电能电能2 2、与化石燃料相比的优点、与化石燃料相比的优点（1 1）节约资源）节约资源（2 2）减少污染（）减少污染（金属污染金属污染）（3 3）能源转化效率高）能源转化效率高燃料电池（以燃料电池（以H H2 2、COCO、CHCH4 4为燃料）为燃料）40三、化学电池1、化学能电能2、与化石燃料相比的优点（1）连接锌片与负极、铜片与正极连接锌片与负极、铜片与正极观察到什么现象？观察到什么现象？说明什么？说明什么？实验中能量是如何转化的？实验中能量是如何转化的？下面我们通过实验来直观感知下面我们通过实验来直观感知化学电源中能量的转化化学电源中能量的转化41连接锌片与负极、铜片与正极观察到什么现象？说明什么？实验中能实验现象实验现象化学方程式化学方程式电流计偏转原电流计偏转原因因能量转化的形能量转化的形式式使用化学电源使用化学电源的优点的优点电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转一段时间后，溶液逐渐变为无色一段时间后，溶液逐渐变为无色Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4烧杯中发生了化学变化，产生电流烧杯中发生了化学变化，产生电流化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能提高能量的转化效率，减少大气污染提高能量的转化效率，减少大气污染42实验现象化学方程式电流计偏转原因能量转化的形式使用化学电源的 因为不同因为不同的的需要，电池有多种类型和型号，需要，电池有多种类型和型号，你知道哪几类电池，分别有什么用途呢？你知道哪几类电池，分别有什么用途呢？谈一谈谈一谈43 因为不同的需要，电池有多种类型和型号，你知电池电池44电池44干电池干电池 18001800年伏打首先制成了伏打电池。年伏打首先制成了伏打电池。18361836年英国化年英国化学家发明了古典原电池。学家发明了古典原电池。18651865年法国化学家勒克朗斯年法国化学家勒克朗斯发明了第发明了第个干电池，现代的干电池不过是其改进。个干电池，现代的干电池不过是其改进。钮扣式电池中常见的为银锌电池。银锌电池体积钮扣式电池中常见的为银锌电池。银锌电池体积小、重量轻，可大电流放电，放电电压平稳，工作电小、重量轻，可大电流放电，放电电压平稳，工作电压是压是1.61.6伏，广泛应用于对体积和重量有严格要求的伏，广泛应用于对体积和重量有严格要求的场合，但价格昂贵。场合，但价格昂贵。蓄电池蓄电池也称二次电池，是指放电后能充电复原继也称二次电池，是指放电后能充电复原继续使用的化学电池。续使用的化学电池。45干电池 1800年伏打首先制成了伏打电池。181 1、氢镍电池、氢镍电池 氢镍电池是新型的蓄电池，其正极为氧化镍，负氢镍电池是新型的蓄电池，其正极为氧化镍，负极为氢电极（其内部气体压力可达极为氢电极（其内部气体压力可达4MP4MP）。它的工作状）。它的工作状态可划分为态可划分为3 3种：正常工作状态、过充电状态和过放电种：正常工作状态、过充电状态和过放电状态。状态。氢镍电池的的突出优点是循环寿命长，氢镍电池的的突出优点是循环寿命长，19771977年起年起在地球同步轨道条件下寿命超过在地球同步轨道条件下寿命超过1010年。此外，它承受年。此外，它承受过充电和过放电的能力很强。但其成本较高，电池放过充电和过放电的能力很强。但其成本较高，电池放电速度较大，以及有爆炸的可能性。尽管如此，氢镍电速度较大，以及有爆炸的可能性。尽管如此，氢镍电池的前景十分乐观，最终将在航天领域内全面取代电池的前景十分乐观，最终将在航天领域内全面取代镉镍电池。镉镍电池。46发展中的新型电池1、氢镍电池 氢镍电池是新型的蓄电池，锂是自然界电池最轻的金属元素，同时它又具有锂是自然界电池最轻的金属元素，同时它又具有最低的电负性（最低的电负性（-3.045V-3.045V）。所以选择适当的正极与之）。所以选择适当的正极与之匹配，可以获得较高的电动势，具有最高的比能量，匹配，可以获得较高的电动势，具有最高的比能量，所谓比能量，即单位重量电极物质所能放出的能量。所谓比能量，即单位重量电极物质所能放出的能量。由于锂遇水会发生剧烈反应，所以应选用非水电解质由于锂遇水会发生剧烈反应，所以应选用非水电解质溶液。日本三洋公司首先推出溶液。日本三洋公司首先推出Li/Li/MnOMnO2 2电池。电池。锂电池的优异性能是：比能量高，使用温度范围锂电池的优异性能是：比能量高，使用温度范围广，放电电压平坦。以固体电解质制成的锂电池，体广，放电电压平坦。以固体电解质制成的锂电池，体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间下降缓慢，电积小，无电解液渗漏，电压随放电时间下降缓慢，电池寿命长，特别适用于心脏起搏器的电源。主要缺点池寿命长，特别适用于心脏起搏器的电源。主要缺点是：但在短路或某些重负荷下，有发生爆炸的可能性。是：但在短路或某些重负荷下，有发生爆炸的可能性。472、锂电池 锂是自然界电池最轻的金属元素，同时它又具有 所谓燃料电池，是通过电化学过程将反应物（燃料）所谓燃料电池，是通过电化学过程将反应物（燃料）中的化学能直接转化成电能的电池装置。中的化学能直接转化成电能的电池装置。燃料电池的基本组成是电极、电解质、燃料和氧化燃料电池的基本组成是电极、电解质、燃料和氧化剂。工作时，燃料和氧化剂不间断地分别输送到电池的剂。工作时，燃料和氧化剂不间断地分别输送到电池的两个电极上，确保电池连续稳定工作。两个电极上，确保电池连续稳定工作。燃料电池适用于航空事业，燃料电池适用于航空事业，一则燃料电池有很高的比能量，一则燃料电池有很高的比能量，可降低向太空的发射费用。二则可降低向太空的发射费用。二则燃料电池的产物是水，经处理后燃料电池的产物是水，经处理后可供宇航员饮用，更可减少携带可供宇航员饮用，更可减少携带重量重量。483、燃料电池 所谓燃料电池，是通过电化学过程 使用电池虽然能减少大气污染和提高能量的转化效率，但使用电池虽然能减少大气污染和提高能量的转化效率，但废旧电池能否随意丢弃？废旧电池能否随意丢弃？为什么？为什么？随意丢弃废旧电池会导致固体废弃物和重金属离子对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。环境的污染。交流讨论交流讨论49 使用电池虽然能减少大气污染和提高能量的转化效率 一粒钮扣电池可污染一粒钮扣电池可污染6060万升水，万升水，相当于一个中型游泳相当于一个中型游泳池；池；等于一个人一生的饮水量。一节一号电池烂在地里，等于一个人一生的饮水量。一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值，能使一平方米的土地失去利用价值，可以使一个原本清澈可以使一个原本清澈见底的小池塘受到难以恢复的污染。见底的小池塘受到难以恢复的污染。目前，全国几乎每个城市都认识到了废旧电池潜伏的目前，全国几乎每个城市都认识到了废旧电池潜伏的污染危害。但是如何建立起周密的回收网络和如何处理这污染危害。但是如何建立起周密的回收网络和如何处理这些些“污染小炸弹污染小炸弹”，是各地共同的难题。，是各地共同的难题。触目惊心触目惊心!你认为应如何处理？你认为应如何处理？50 一粒钮扣电池可污染60万升水，相当于一个中型游泳池；废弃电池处理方法：废弃电池处理方法：好好学习 集中回收处理集中回收处理生产和使用高效生产和使用高效无污染的电池无污染的电池 51废弃电池处理方法：好好 集中回收处理生产和 化石燃料能量转化率低且污染大气，而化学电化石燃料能量转化率低且污染大气，而化学电源虽提高能量转化率，降低大气污染，但又带来新源虽提高能量转化率，降低大气污染，但又带来新的环境污染问题。那么，你认为人类理想的能源是的环境污染问题。那么，你认为人类理想的能源是什么？为什么？什么？为什么？二、氢能二、氢能1）原料来源广）原料来源广2）氢气完全燃烧放出的热量多；氢气完全燃烧放出的热量多；3）燃烧产物是水）燃烧产物是水,无污染无污染氢气氢气理想的绿色能源理想的绿色能源。氢能将成为未来的主要能源氢能将成为未来的主要能源1.优点：优点：52 化石燃料能量转化率低且污染大气，而化学电源虽提 氢气是一种理想的能源，那么如何获得氢气，氢气是一种理想的能源，那么如何获得氢气，你有哪些方法？你有哪些方法？锌和稀硫酸或稀盐酸反应锌和稀硫酸或稀盐酸反应电解水电解水 Zn+H2SO4=ZnSO4+H22H2O 2H2+O2 53 氢气是一种理想的能源，那么如何获得氢气，你有哪太阳能太阳能光分解水光分解水光电转换光电转换电解水电解水（3）利用太阳能制氢气）利用太阳能制氢气54太阳能光分解水光电转换电解水（3）利用太阳能制氢气54 以上两种获得氢气的方法中，你认为以上两种获得氢气的方法中，你认为哪一种在生产、生活中更有发展前景？为哪一种在生产、生活中更有发展前景？为什么？什么？思考讨论思考讨论55 以上两种获得氢气的方法中，你认为哪一种在生产、生活中 氢氢气气燃燃烧烧值值为为1.43108J/Kg,1.43108J/Kg,在在开开发发氢氢能能时时，可可用用电电解解水水的的方方法法获获得得H H2 2，已已知知20KV20KV，500A500A的的电电流流24h24h可可电解水电解水9t9t问：问：（1 1）电解）电解9t9t水需要消耗多少电能？水需要消耗多少电能？(提示提示:W=UIT):W=UIT)（2 2）电解）电解9t9t水可以获得多少水可以获得多少H H2 2？这些氢气完全燃烧可？这些氢气完全燃烧可 以获得多少热能？以获得多少热能？（3 3）从计算结果中，你得到什么启示？如何在电解水）从计算结果中，你得到什么启示？如何在电解水方面做出突破，请说出你的设想。方面做出突破，请说出你的设想。为什么现在没有普遍推广使用氢能源？为什么现在没有普遍推广使用氢能源？56 氢气燃烧值为1.43108J/Kg,在开发2 2、大量使用氢能源要解决的问题、大量使用氢能源要解决的问题（1 1）、高效的制氢方法；）、高效的制氢方法；（2 2 2 2）、氢气的存储和运输问题）、氢气的存储和运输问题）、氢气的存储和运输问题）、氢气的存储和运输问题 （3 3）、安全运输）、安全运输572、大量使用氢能源要解决的问题（1）、高效的制氢方法；57理想的氢能源循环系统理想的氢能源循环系统58理想的氢能源循环系统58 太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。光光热热电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光动发电机发电。前一过程为光热转换，后一过程为热热转换，后一过程为热电转换。电转换。光光电转换电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。换为电能，它的基本装置是太阳能电池。太阳能太阳能59 太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能1、光合作用、光合作用2、直接利用太阳辐射能、直接利用太阳辐射能二、太阳能二、太阳能光能光能化学能（生物质能）化学能（生物质能）光能光能光光热转换（温室、太阳能热水器）热转换（温室、太阳能热水器）光光电转换电转换601、光合作用2、直接利用太阳辐射能二、太阳能光能化学能（生物人类将迎来一个洁净、高效的明天人类将迎来一个洁净、高效的明天.61人类将迎来一个洁净、高效的明天.61课后作业1.从教材习题中选取，2.完成练习册本课时的习题.62课后作业1.从教材习题中选取，62目标既定，在学习和实践过程中无论遇到什么困目标既定，在学习和实践过程中无论遇到什么困目标既定，在学习和实践过程中无论遇到什么困目标既定，在学习和实践过程中无论遇到什么困难曲折都不灰心丧气，不轻易改变自己决定的目难曲折都不灰心丧气，不轻易改变自己决定的目难曲折都不灰心丧气，不轻易改变自己决定的目难曲折都不灰心丧气，不轻易改变自己决定的目标，而努力不懈地去学习和奋斗，如此才会有所标，而努力不懈地去学习和奋斗，如此才会有所标，而努力不懈地去学习和奋斗，如此才会有所标，而努力不懈地去学习和奋斗，如此才会有所成就，而达到自己的目的。成就，而达到自己的目的。成就，而达到自己的目的。成就，而达到自己的目的。吴玉章吴玉章吴玉章吴玉章63目标既定，在学习和实践过程中无论遇到什么困难曲折都不灰心丧气
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