化学与能源开发
举例说明化学在能源开发和利用中的作用
举例说明化学在能源开发和利用中的作用
化学在能源开发和利用中起着不可或缺的重要作用。
首先，传统的燃料能源，如汽油和柴油，大部分都是通过化学转化得到的。
这种“经典”的化学过程是从天然气或原油中提取有用成分，然后经过蒸馏、过滤、催化剂或加热转化而成。
同样，更加环保的可再生能源，如风力和太阳能，也是通过反应原理和电化学实现其转化而成的电力。
无论是传统的燃料能源，还是新兴的可再生绿色能源，都需要经过严谨的化学结构的分析和实验，才能最终实现能源的有效转化利用和发展。
此外，化学也广泛地用于新能源的探索和开发，比如液体氢燃料的研制等。
这种科学开发中至关重要的步骤是有效地将废弃物转化为有用的，人们需要根据化学反应原理，以及改善分配、计算、模拟来降低能源消费和提高节能效果。
综上所述，可以说，化学是能源开发和利用的核心和关键，若没有它，新能源的发展无从谈起。
总的来说，化学在能源开发和利用中的作用是不可避免的，它不仅可以帮助我们有效地将原料转变成能量，而且也可以协助我们优化能源效率，从根本上改善能源运用效果，实现新能源的充分利用。
化学与能源开发
• • • • •
• • • • •
• 6、自然界中以现成的形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源间接 制取的能源称为二级能源。如氢气是高效、无污染的二级能源，是因为自然 界中现成的氢气很少，下列叙述正确的是（ ） • A.天然气属于一级能源 B.一氧化碳属于二级能源 • C.家用电器使用的电能属于一级能源 D.风能属于二级能源 • 7、由于近年来国际原油价格不断攀升，国家有关部门2004年10月做出决 定，扩大“乙醇汽油”的试点范围。“乙醇汽油”中的乙醇（C2H5OH） 可用高粱、玉米、薯类为原料，经过发酵蒸馏制得。同时，由于能源价格的 上涨，部分城镇居民的生活方式受到影响，昔日常用的蜂窝煤因价格低廉又 受到人们的青睐。请回答： • ⑴煤燃烧所产生的空气污染物有___________________等。 • ⑵乙醇是一种绿色能源，完全燃烧生成水和二氧化碳，写出其燃烧的化学方 程式： • _____________________________________________________ ________________ • ⑶为减缓日趋严重的能源危机，请你提出一条具体的合理化建议： ____________。
人类利用能源的三个阶段： 1、柴草时期 2、化学能源时期 3、多能源结构时期 煤炭、石油、天然气
目前人类所能够使用的能源形式
太阳能、潮汐能、地热能、 核能、风能。
1、能源的分类
2、氢能的优点 氢气的燃烧值大，且燃烧后生成水 ，产物是水无污染， 制取的原料来源广泛。 3、尚未解决问题 氢气的廉价制取 氢气的贮存和运输
谢谢大家！
以氢燃料电池为动力的客车现在在北京的部分公交线 路试运行。和普通客车不同的是，氢燃料客车运行过 程中不排放任何有害气体，称为“零排放”汽车，其 原因是 ___________________。
化学反应在新能源开发中的应用
化学反应在新能源开发中的应用随着人类社会的不断发展，对能源的需求日益增长，同时环境保护的意识也越来越强。
在这种情况下，新能源的开发和利用成为了全球关注的热点话题。
化学反应作为一种能够转化物质并释放能量的过程，功不可没。
本文将探讨化学反应在新能源开发中的应用。
一、化学反应在化学能源中的应用1. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备。
利用化学反应，燃料电池可将氢气或可燃气体与氧气反应起来，产生电能和水。
相比于传统的燃烧产生热能，燃料电池的效率更高，同时还可以减少对环境的污染。
目前，燃料电池已经应用于汽车、发电等领域。
2. 太阳能电池太阳能电池利用光生电效应将光能转化为电能。
在太阳光的作用下，太阳能电池内的光敏材料发生化学反应，产生电子和空穴。
这些电子和空穴在半导体内发生移动，进而产生电流。
目前，太阳能电池已经被广泛用于家庭和商业用途中。
二、化学反应在储能技术中的应用1. 锂离子电池锂离子电池是一种新型的储能技术，它采用化学反应将电能转化为化学能，进而实现储能。
锂离子电池内部有两种极性，通过化学反应将电子和离子在两极产生的化学反应中进行存储。
相比于传统的燃烧储能技术，锂离子电池容量更大，能够更长时间地储存电能。
目前，锂离子电池已广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
2. 氢气储能技术氢气储能技术是一种未来发展前景十分广阔的储能技术。
它利用化学反应将氢气储存在储氢材料中，当需要使用氢气时，通过反应释放出储存的氢气，产生能量。
相比于锂离子电池，氢气储能技术具有储能容量大、使用寿命长、环境友好等优点。
目前，氢气储能技术已经广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
三、化学反应在能源转化中的应用1. 生物质能生物质能是一种以生物质为原料转化成的能源。
在生物质能的转化过程中，化学反应起到了非常重要的作用。
生物质能主要分为生物质发酵和生物质热化学转化两类。
生物质发酵通过微生物和酵素作用将生物质转化成生物质气、甲醇、酒精等气体和液体能源。
化学在能源和可持续能源开发中的应用
化学在能源和可持续能源开发中的应用化学在能源和可持续能源开发中的应用如下：1.在化石能源开发中，化学技术发挥了重要作用。
石油提炼技术通过分馏和催化裂化等化学过程，从原油中提取出各种石油产品，如汽油、柴油和煤油等，满足不同能源需求。
此外，化学技术还可以提高燃烧效率，减少污染物排放，如通过添加清洁燃料添加剂，降低尾气排放的有害物质含量。
在煤炭清洁利用方面，化学技术可以有效降低煤炭燃烧产生的污染物和温室气体排放，如煤炭气化技术和煤炭液化技术。
煤炭气化技术可以将煤转化为合成气，用于发电和化学品的生产；煤炭液化技术可以将煤转化为液体燃料，如煤油和乙二醇，实现煤炭清洁利用和能源多样化。
2.在可再生能源开发中，化学技术也发挥了重要作用。
太阳能电池技术利用化学合成的有机聚合物材料来吸收太阳能并产生电能。
此外，化学技术还可以改进太阳能电池的性能，如提高光电转化效率和稳定性。
这些技术的发展有助于实现太阳能的大规模应用和普及。
在风能发电中，化学技术主要体现在风力润滑剂的研发和应用上。
风力润滑剂是风力发电机的核心部件之一，可以减少机械摩擦和磨损，提高发电效率和可靠性。
化学技术的进展使得风力润滑剂具备更好的性能和更长的使用寿命，推动了风能发电技术的发展。
3.在新能源领域，化学电池是化学能最为典型的应用之一。
化学电池是一种能够将化学能转化为电能的装置，其应用广泛，包括但不限于电动汽车、电子设备等。
同时，化学电池也是实现可再生能源储存和释放的重要手段，例如在风力发电和太阳能发电中，化学电池可以用来储存多余的电能，并在需要时将其释放出来。
总的来说，化学在能源和可持续能源开发中的应用涵盖了多个方面，包括化石能源的开发与利用、可再生能源的开发与利用以及新能源的储存与释放等。
这些应用不仅为人类提供了多样化的能源选择，还有助于实现可持续发展的目标。
如何利用化学知识进行能源开发与利用
如何利用化学知识进行能源开发与利用能源是人类社会发展的重要物质基础，而化学知识在能源开发与利用方面发挥着至关重要的作用。
从传统的化石能源到新兴的可再生能源，化学原理和技术贯穿始终，为我们提供了更高效、更清洁、更可持续的能源解决方案。
一、传统化石能源的优化利用煤炭、石油和天然气是我们熟知的传统化石能源。
化学知识在这些能源的开采、加工和利用过程中都有着广泛的应用。
在煤炭的利用方面，通过化学方法可以进行煤炭的气化和液化。
煤炭气化是将煤炭转化为合成气（主要成分是一氧化碳和氢气），然后再通过一系列化学反应合成液体燃料或化工产品。
煤炭液化则是将煤炭直接转化为液体燃料，如煤制油。
这些化学转化过程不仅提高了煤炭的利用效率，还减少了直接燃烧煤炭带来的环境污染。
石油的加工也是化学知识的重要应用领域。
通过分馏、裂化、重整等化学工艺，可以将原油分离成不同沸点范围的馏分，如汽油、柴油、煤油等，并进一步将大分子烃类转化为小分子烃类，以提高油品的质量和产量。
同时，利用化学催化技术，可以生产出各种高附加值的化工产品，如塑料、橡胶、纤维等。
天然气的利用也离不开化学知识。
例如，甲烷是天然气的主要成分，可以通过化学催化反应转化为合成气，进而合成甲醇、甲醛等化工产品。
此外，天然气还可以用于燃料电池，通过电化学反应直接将化学能转化为电能。
二、可再生能源的开发随着对环境保护和可持续发展的重视，可再生能源的开发成为了能源领域的研究热点。
化学知识在太阳能、风能、水能、生物能等可再生能源的开发和利用中也发挥着关键作用。
太阳能是最丰富的可再生能源之一。
太阳能电池是将太阳能转化为电能的重要装置，其中的关键材料如硅、碲化镉、铜铟镓硒等，其性能和制备都涉及到化学原理和技术。
此外，利用化学方法还可以开发太阳能燃料，如通过人工光合作用将水分解为氢气和氧气，或者将二氧化碳转化为有机物燃料。
风能的利用主要是通过风力发电。
虽然风力发电本身是基于物理原理，但风机叶片的制造材料和防腐蚀涂层的选择与制备，以及电能的存储和转化等环节，都需要化学知识的支持。
化学在能源开发中的应用
化学在能源开发中的应用
化学在能源开发中的应用非常广泛，以下是一些具体的例子：
1.煤炭：煤炭是一种常见的化学物质，在能源领域的应用广泛。
它可以通过
燃烧产生热能，用于供暖、发电等方面。
然而，煤炭的燃烧会产生大量的
二氧化碳等有害气体，对环境造成严重污染。
2.石油：石油是一种重要的能源来源，广泛应用于交通运输、化工等领域。
石油可以通过提炼得到燃料油、柴油、润滑油等多种化学物质，用于驱动
发动机或作为工业原料。
然而，石油资源有限，且其燃烧同样会产生大量
的碳排放，对全球气候变化带来不利影响。
3.天然气：天然气是一种清洁燃料，主要成分为甲烷。
相比于煤炭和石油，
天然气燃烧产生的二氧化碳排放量较少，对环境污染较小。
天然气广泛应
用于家庭生活和工业生产，被视为一种替代传统燃料的重要选择。
4.化学在新能源开发中具有重要作用，通过化学技术可以提高新能源的转化
效率和存储密度。
例如在太阳能利用中，化学方法可以通过光催化技术、
太阳能光电转化和光化学储能等手段，将太阳能转化为热能、电能和化学
能，提高太阳能的利用效率和经济性。
总的来说，化学在能源开发中的应用涵盖了传统的化石能源以及新型的可再生能源。
在未来，随着环保意识的提升和科学技术的进步，化学在能源开发中的应用将更加广泛和深入，为我们的生活和环境带来更多的便利和改善。
化学合成与新能源开发
化学合成与新能源开发随着世界人口的增长和工业化的进程，能源需求日益增加，传统能源的供应已经面临着枯竭和环境污染等问题。
因此，开发新能源成为了当今社会的重要课题之一。
化学合成作为一种重要的手段，正在为新能源的开发提供强大的支持。
一、化学合成在新能源开发中的应用化学合成是通过合成反应从原料中合成所需的化合物或材料。
在新能源开发中，化学合成被广泛应用于以下几个方面：1.1 人工合成燃料化学合成技术可以将可再生能源转化为高效、清洁的燃料。
例如，通过催化剂的作用，可以将太阳能或风能转化为氢气燃料，该燃料在燃烧过程中不会产生二氧化碳等有害气体。
此外，化学合成还可以通过合成液体燃料或电池材料，为新能源的利用提供更多样化的选择。
1.2 合成光伏材料光伏材料是将太阳能转化为电能的材料。
通过化学合成技术，可以制备出高效的光伏材料，如铜铟硒薄膜太阳能电池。
这种材料可以通过溶液法、热蒸发法等化学合成的方法得到，并具有高效率、低成本等优势，为新能源开发提供了良好的应用前景。
1.3 制备储能材料能源储存是新能源开发中面临的一个重要问题。
化学合成技术可以用于制备高性能的储能材料，如锂离子电池的正负极材料、氢储氢材料等。
通过化学合成，可以控制材料的结构和性能，提高储能材料的能量密度和循环寿命，为新能源的大规模应用提供可靠的支持。
二、化学合成在新能源开发中的挑战与机遇虽然化学合成在新能源开发中具有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。
首先，化学合成的过程通常需要高温、高压等条件，这对反应设备和催化剂提出了较高的要求。
其次，一些化学合成过程中可能产生有害物质或废弃物，对环境造成污染。
然而，化学合成也带来了许多机遇。
随着新材料合成技术的发展，可以设计出更高效、更环保的合成方法，提高反应产率和选择性。
此外，新型催化剂和反应器的研发也为化学合成提供了新的机遇，有望实现更低能耗、更可持续的合成过程。
三、化学合成与新能源开发的研究进展目前，化学合成与新能源开发的研究进展如下：3.1 新型催化剂的研发催化剂是化学合成中的关键因素，能够提高反应的速率和选择性。
2022年鲁教版化学九下《第一节化学与能源开发》精品公开课课件
太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。
太阳能
水能
风能
氢能
新能源
核能
潮汐能
地热能
生物质能
二、清洁高效的氢能
（1）氢气作为能源，有哪些优点？ （2）氢能源还没有得到广泛应用的原因。
1.氢能源的优点
（1）放热量高。每升氢气燃烧放出的热量为 1 千克汽油燃烧放 出的热量的3－4倍。
（2）清洁无污染。 氢气在燃烧过程中，产物只有水，不会造 成环境污染，因而又被称为“清洁燃料”。
(H2) (O2)
同
之
条件为点燃
条件为通电
处
生成水放出热量 电解水需要消耗电能
相互 关系
两个反应的反应物与生成物正好相反
理想的高能燃料
➢ 氢气的用途
氢气是高能清洁燃料。 原因： • 热值高。 • 燃烧后的产物为水，不污染环境。 • 是理想的可再生能源，可以水为原料来制取。
理想的高能燃料 ➢ 氢气的用途
中国节能产 品认证标志
（1）中间是一个汉字“节”，代 表“节能”；
（2）“节”的“横”和外面的圆 圈组成了一个大大的字母“e”，代 表能源（energy）；
（3）整体图案为蓝色，象征着人 类通过节能活动恢复并保持天空和 海洋于的蓝色。
3.新能源的开发
（1）新能源的特点
①蕴藏丰富； ②安全、干净，不会威胁人类和破坏环境； ③在自然界中可以不断再生。
氢气的化学性质—可燃性
➢ 实验探究氢气的爆炸
实验 操作
取一个无盖，底部钻一小孔的塑料（纸） 筒或杯，用纸团堵住小孔，开口一端朝下 ，通入一会儿氢气，使筒里的气体为氢气 和空气的混合气。把筒拿到安全的地方， 拔掉堵孔的纸团，用燃着的木条在小孔处 点火（为安全起见，点火时人要离远一点 ），注意观察实验现象
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
碳锌电池
把一块锌片和碳棒平行插入盛有稀硫 酸的烧杯中。 观察现象并做解释
现象：锌片表面有气泡生成，碳棒无变化。
用导线将碳棒与电流表正极相连，锌片 与电流表负极相连，然后碳棒、锌片一 起插入盛有稀硫酸的烧杯中
碳锌电池
碳锌电池
实验现象
电流表的指针发生偏转，锌片表面变色，碳棒表面有气泡产生。
（2）绿色能源是人类理想的能源，不会造成环境污染，下列不属于绿色能源的是 ()
A．风能 B．太阳能 C．氢能源 D.煤 （3）人们在利用物质某些性质时，可能有利也可能带来危害。请你仿照示例，选 择一种燃料，填写下表。
物质
有利的一面（用途）
示例：氢气 可用作火箭推进剂
不利的一面（危害） 使用不当容易引起爆炸
认识氢气燃料
1. 以水原料，原料来源广； 2. 热值高； 3. 生成物是水，无污染。
氢能的优点
氢能源为什么没有广泛使用
1. 易燃、易爆 2. 难以液化 3. 储存和运输不安全不方便 4. 制备氢气消耗电能大，成本高
氢燃料汽车
❖制氢工艺 ❖贮氢方法
氢能开发的重点
氢气能否作为燃料广泛使用，关键在于制氢工艺。作为大规模生产 氢的主要途径，电解水无疑是最可行的。然而水分子中的氢、氧原 子结合的十分紧密。电解时要消耗大量的电力，比燃烧氢气本身产 生的能量还要多。如果这些电力来自火力发电站，就失去使用氢燃 料的意义，在经济上不足取。最好的制氢方法当属“理想的氢能源 循环体系”。
化学方程式
Zn + H2SO4 == H2↑+ ZnSO4
电流表偏转原因
烧杯中发生了化学变化，在这种条件下化学变化可以产生电流，将化学 能转化为电能。
能量转化的形式
化学能直接转化为电能
❖一种将化学能直接转化为电能的装置。 ❖常见的电池大多是化学电源
化学电池
果蔬电池
废旧电池对环境的影响
❖废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、镉。这 些物质泄露出来进入水或土壤，就会通过各种途径进入了 人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确使用电池， 并妥善回收。
理想的氢能循环体系
太阳能 光催化剂
光能转化 为化学能
2H2O ＝ O2 ↑+ 2H2 ↑
燃料电池
能量 讨论你对此图示的理解
化学能转化 为电能
❖播放视频——氢能之城
氢能源开发
应用广泛的化学电池
化学与能源开发
化学电池
干电池
蓄电池
手机、相机用的锂电池
电池中的电能是怎样产生的呢？
干电池的结构
化学反应能否产生电能
▪ 安装汽车排气系统净化装置 、改进煤的脱硫工艺。
3. 开发新能源。
❖播放视频——世界能源危机
世界能源危机
开发新能源
太阳能
核能
风能
生物能
地热能
潮汐能
可燃冰
氢能
清洁高效的氢能
化学与能源开发
❖你对氢能源了解多少？
A. 哪些方法可以制备氢气？ B. 氢能源有哪些优点？ C. 氢能源为什么没有被广泛使用？ D. ……
❖煤和石油都属于不可再生的能源
❖使用的过程中会产生很多有害有毒物质
化石燃料的前景
天然气
石油
煤
2010
50 100 150 200 250 300
地球上化石燃料可使用的年限
如何解决能源危机
1. 燃料的充分利用。
▪ 足量的空气、增加反应面积、热能的充分利用等。
2. 改进生产工艺，减少燃烧能源的危害。
对环境的污染
练习
化学通过帮助人们认识和改造物质世界为我们解决能源、材 料、粮食和环境等问题，从而促进社会和谐发展 氢气的热值高，燃烧后产物无污染，是未来最理想的能源 C. 塑料是人工合成的有机高分子材料，大量使用不会对环境造成污
练习
人类社会的发展离不开能源，下列说法你认为正确的是（ ）
A. 开采海底石油是为了开发新的能源 B. 电池是一种将化学能转化为电能的装置 C. 人类生存所需要的能量都是通过化学反应获得的 D. 氢能是未来最理想的能源主要是因为它的热值高
练习
下列关于化学的相关看法错误的是
A. 化学科学为工业发展提供了更多的原材料和动力 B. 化学科学的发展必然导致生态环境的恶化 C. 实现物质或能量的转化是人们开展化学研究的重要任务 D. 绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产
染 D. 化肥中各种营养元素的含量是决定其肥效高低的重要因素
淄博高新区外国语学校
❖举例
化学能可以转变为什么能量
练习
对氢气等可燃性物质的有关问题的探究： （1）氢气是一种理想的新能源，目前只在火箭发射等少数情 况下使用其主要原因是( )
A．氢气燃烧的产物对环境有影响 B．制备氢气耗能大，成本高 C．水资源受到严重污染，原料匮乏 D．燃烧时热值低于其它气体
练习
对氢气等可燃性物质的有关问题的探究：
化学与能源开发
化学与社会发展
常规能源——化石燃料
化学与能源开发
化石燃料
❖ 煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃
料(又叫矿物燃料)，是主要的能源。
1) 煤—黑色的金子 2) 石油—工业的血液 3) 天然气－家庭用气体燃料
我国能源消 费结构
所占比例
煤 75%
石油 17%
天然气 2%
其它 6%
化石燃料的弊端