化学与社会发展

第一节 化学与能源

教学目标：

认知目标：

1．了解常见的能源，认识节约能源和开发新能源的重要性；

2．知道电池中的能量转化，了解常见的电池及其性质、使用和回收；

3．了解氢能源的优缺点，及其发展前景

4．掌握氢气的实验室制法，并提高探究学习的能力

能力目标：

1．能够了解社会的发展与能源利用的关系；

2．能够熟悉并理解实验室制取氢气的原理；

情感目标：

引导学生注意联系周围事物，培养自己的观察、对比和实验探究能力

教学重点和难点：

1．化学能源的含义；2．化学燃料及对环境的影响；3．化学能转化为电能；4．氢气的制取和氢能源

探究实验：

化学能转化为电能的实验

知识整理：

一．预备知识：化学燃料及其对环境的影响

1．化石燃料：主要是指埋藏在地下不能再生的燃料资源，主要包括了煤、石油、天然气等。

2．化学燃料带来的环境问题：

（1）煤、石油、天然气的燃烧产物都会有二氧化碳，是温室气体，造成全球气候变暖；

（2）化石燃料中，特别是煤和石油，含有硫、氮等杂质，燃烧产物中含有SO₂、NO_x等酸性物质，造成酸雨等大气污染物；

（3）燃烧产生的热量，对周围的环境造成热污染

（4）利用煤的燃烧进行火力发电中，能量的转化：

     化学能→热能→机械能→电能

     由于转化方式复杂、步骤繁多，造成能量有很大的损失。

二．化学能转化为电能

1．化学电源：是一种将化学能直接转化为电能的装置，常见的电池是化学电源。

2．化学电源的优点：既可以减少大气污染，又可以提高能量的转化效率。

3．实验：化学能转化为电能的实验

   实验仪器：烧杯、铜片、锌片、导线若干、电流表、硫酸铜溶液

实验步骤：用砂纸擦去铜片、锌片表面的氧化膜，用导线将铜片与正极相连，锌片与负极相连，然后铜片、锌片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。

   注意：燃料电池等。

3．废旧电池丢弃对环境的影响

   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。

三．氢能源

1．氢能源的优点：

（1）原料不受限制（来源广）；（2）燃烧时放出热量多（热值高）；（3）生成物不会污染环境。

故称为“绿色能源”。

2．氢能源的缺点：

（1）制备氢气的能耗问题（成本高）；（2）氢气的储存和运输等问题（安全问题）

3．氢能源的发展前景：要利用太阳能来分解水制取氢气，制备高效、廉价的储氢材料。

4．实验室制取氢气

（3）反应装置：

     注意点：

A． 长颈漏斗的下端需伸入垫片以下，形成液封，以及有利于固液可以分离。

B． 由于氢气难溶于水，密度比空气小，故能用排水法或向下排空气法收集。

C． 优点：可以控制反应的开始与结束，节省药品；可以随时向仪器中添加液体试剂

D． 相似的氢气发生装置图（固液制气，不需加热）

（4）实验步骤

   A．按照实验要求，安装好实验仪器；

   B．检查仪器装置的气密性：关闭止水夹，向分液漏斗中加入足量的水，若漏斗中的液面能存在一段水柱，并不持续下降，则说明原装置气密性良好；

   C．装药品：先将锌粒放在垫片上，打开止水夹后，向长颈漏斗中注入稀盐酸，发生反应放出氢气；

   D．验纯气体：因为氢气是可燃性气体，进行性质实验之前务必进行验纯

用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，试管口朝下，移近火焰，再移开拇指点火。如果听到尖锐的爆鸣声，则表示氢气不纯，需要重新收集并验纯；如果只听到很微弱的噗噗的声音，则说明氢气已经纯净。

E．收集气体：利用排水法或向下排空气法收集。

F．结束实验：关闭止水夹，产生的氢气无法从导气管中逸出，试管中的气压增大，就会将稀硫酸由分液漏斗下端管口压回分液漏斗中，从而使稀硫酸与锌粒分离，反应停止。

5．氢气的性质与应用

（1）可燃性：在空气被点燃后，发出淡蓝色火焰，放出大量的热

     2H₂ + O₂ eq \o(\s\up 5(点燃),\s\do 2(===))点燃=== 2H₂O （主要用于气体高能燃料）

（2）还原性：在加热条件下，能与氧化铜等反应，使之变红。

H₂ + CuO eq \o(\s\up 5(△ ),\s\do 2(===))△ === Cu + 2H₂O（主要用于冶炼金属）

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