9.3化學與能源一、能源目前已經開發利用的清潔能源有水能、核能、

、風能、氫能、

、

等。

二、化學能的利用1.化學能:物質發生

變化時,常常伴隨有

變化,這就是化學能。

2.能量的轉化:化學能可轉化為其他能量,如

、電能等,為人類所利用。

(1)化學能轉化為熱能:物質燃燒的過程會放出

,實際上就是通過燃燒反應將

轉化為

。

太陽能潮汐能地熱能化學能量熱能大量熱化學能熱能(2)化學能轉化為電能:需要的裝置是

,例如干電池、蓄電池、鋰電池、燃料電池等。

①一次電池:如干電池,用后不能重復使用。②二次電池:可再充電循環使用的電池,如燃油汽車用的

、手機用的鋰電池等。③燃料電池:將燃料的

能直接轉化為

能的裝置,如

燃料電池。

化學電池蓄電池化學電氫氫能(1)氫氣作為未來理想能源的優點a.氫氣的來源廣泛,可以由水制得。b.氫氣燃燒的熱值比化石燃料高。c.最突出的優點是燃燒產物是水,不污染環境,因此氫能源具有廣闊的開發前景。(2)氫能源的開發a.電解水的方法:消耗電量太多,成本高,不經濟,不能大規模地制取氫氣。b.理想的制氫方法:尋找合適的光分解催化劑,使水在太陽光的照射下分解產生氫氣。【例1】(2023揚州)關于某可再生能源的描述如下:該能源儲量巨大,但陰雨天等因素會影響其使用。如圖為該能源在生活中的運用。該能源是()A.地熱能 B.太陽能C.水能 D.化石燃料能源解析:地熱能是由地殼抽取的天然熱能,陰雨天不影響使用,A不符合題意;太陽能指太陽的熱輻射能,能源儲量巨大,但是陰雨天等因素會影響其使用,B符合題意;水能是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源,陰雨天不影響使用,C不符合題意;化石燃料是指煤、石油、天然氣等,陰雨天不影響使用,D不符合題意。答案:B【例2】下列對能量轉化的描述不正確的是()A.蓄電池充電:電能→化學能B.發電機工作:電能→機械能C.螢火蟲發光:生物質能→光能D.內燃機工作:化學能→內能→機械能化學能的利用解析:蓄電池充電是將電能轉變為化學能的過程,A正確;發電機工作是轉子轉動時通過磁效應產生電能,是由機械能轉化為電能,B錯誤;螢火蟲發光是生物體內的生物質能轉變為光能的過程,C正確;內燃機工作是將燃料貯存的化學能轉變為內能后,再通過熱膨脹做功轉變為機械運動的機械能,D正確。答案:B下列有關化學電池的說法不科學的是()A.化學電池是一種把化學能轉化為電能的裝置B.氫氧燃料電池是能夠將氫氣和氧氣反應產生的化學能轉化為電能的裝置C.化學電池用完后和生活垃圾一起扔掉D.化學電池不用時最好從電器中拆下,防止時間久了電池中的化學物質流出腐蝕電器C1.下列不屬于新能源的是()A.太陽能 B.氫能C.生物質能 D.天然氣2.開發和利用新能源,有利于生態環境保護。氫氧燃料電池已得到廣泛應用,在這種電池中,氫氣和氧氣通過化學反應生成水。下列有關說法中,不合理的是()A.氫氣和氧氣發生了化合反應B.該電池的使用過程中化學能轉化為電能C.該電池反應生成的水不污染環境D.當前用電解水的方法制備所需氫氣成本很低DD3.如圖是氫氧燃料電池的示意圖,電池工作時,H2和O2反應生成水,同時電流計指針發生偏轉。下列說法不正確的是()A.電池中H2和O2發生燃燒現象B.該電池符合綠色化學理念C.電池工作時,溶液pH減小D.該電池可實現化學能轉化為電能A1.(2023廣西)神舟十六號載人飛船于2023年5月30日在新能源助力下成功升空。下列屬于新能源的是()A.天然氣 B.氫能

C.石油 D.煤2.有下列獲取電能的方式:①水力發電、②火力發電、③地熱發電、④風力發電、⑤太陽能發電,其中屬于環保獲能的是()A.①②③④⑤ B.①②③④C.①③④⑤ D.①②④⑤BC3.(2024重慶B)能源是人類發展的基礎。下列屬于不可再生能源的是()A.風能 B.氫能

C.石油 D.潮汐能4.下列能量轉化過程中,由化學能轉化為電能的是()A.蓄電池放電 B.風力發電C.水力發電

D.太陽能發電5.近年來,鋰離子電池原材料價格上漲,鈉離子電池部分取代鋰離子電池,應用在低速電車、家庭和工業儲能等方面。鈉離子電池的生產工藝與鋰離子電池非常相似,可迅速切換,在多個領域快速發展。下列敘述不正確的是()A.鈉元素在自然界中的儲量較為豐富B.鈉和鋰化學性質相似,生產工藝相近C.鋰離子電池可將化學能轉化為電能D.廢舊電池丟棄后,不會造成環境污染CAD6.(2024臨沂)2024年4月22日是第55個世界地球日,中國的宣傳主題為“珍愛地球人與自然和諧共生”。下列做法中與本主題不相符的是()A.生活垃圾分類回收處理B.大量使用一次性塑料餐具C.農業澆灌改大水漫灌為噴灌、滴灌D.開發利用清潔能源,倡導“低碳”生活7.如圖是一種在陽光下能不斷搖擺的塑料小花,花盆表面的太陽能電板在光照下,產生電流驅動電動機,使小花左右擺動。下列有關該小花擺動過程中能量轉化的描述正確的是()A.葉片將光能轉化為化學能B.電動機將機械能轉化為電能C.太陽能電板將太陽能轉化為電能D.小花將動能轉化為化學能BC8.閱讀下列短文,回答下列問題。新能源汽車按照電池種類的不同可以分為鎳氫電池動力汽車、鋰電池動力汽車和燃料電池動力汽車。鎳氫電池具有大功率、快速充放電等優點,但也有成本高、自放電程度大等不足,鋰電池在整個充放電過程中,鋰離子往返于正負極之間實現能量的轉化。鋰電池自放電率僅為6%～8%,遠低于鎳氫電池。質子交換膜燃料電池是燃料電池中的一種,其工作原理是在催化劑的作用下,氫氣、氧氣分別在各自電極發生電離后生成水,并釋放出能量。由于質子交換膜燃料電池以鉑族貴金屬作電催化劑,燃料凈化程度要求高,并且只能用熱水回收余熱,所以并未廣泛應用。(1)鋰離子符號是

。

(2)常見的化石燃料包括煤、石油、

。

(3)質子交換膜燃料電池可實現零排放,其工作原理中的反應是將

能轉化為電能。Li+天然氣化學(4)下列說法中正確的是

(填字母)。

A.電池屬于無害垃圾,可以隨意丟棄B.鋰電池自放電率高,遠高于鎳氫電池C.鎳氫電池汽車具有大功率、快速充放電等優點D.質子交換膜燃料電池電源是一種清潔的綠色環保電源(5)現有一種鋰離子二次電池,其工作原理如圖。放電時生成的Li2CO3固體和碳儲存于碳納米管中。放電時,含有鋰離子的有機溶液池內發生反應的化學方程式是

。

CD9.(2023廣州)液氫、煤油(含C、H元素)、液氧可用作神舟飛船運載火箭的推進劑,下列說法不正確的是()A.火箭發射時僅靠空氣不足以使燃料充分燃燒B.液氫和煤油完全燃燒的反應都是化合反應C.液氫是高能燃料且燃燒后的產物無污染D.飛船進入軌道后主要利用太陽能維持工作B10.汽車開動和人的生命活動都需要能量,能量是各種運動的量度。給汽車開動和人的生命活動提供能量的兩個過程如圖所示,下列分析錯誤的是()A.都通過劇烈的氧化反應釋放出能量B.都將化學能轉化為其他形式的能C.都參與自然界的碳循環和氧循環D.都遵循能量的轉化和守恒定律A11.(2024山西)氫能作為極具發展潛力的多元化能源,在我國經濟發展中具有重要的地位。某校實踐小組的同學們對此產生了濃厚的興趣,他們對氫氣的制取方法、應用優勢、儲存手段和發展前景等展開了項目式問題探究。任務一:調查氫能制取方法[咨詢專家]小組同學通過數字化平臺向專家咨詢,知道了氫氣可用多種工藝過程制備,方法有電解水制氫和工業副產品制氫等。[模型構建]用可再生能源電解水制氫,將是應用廣泛、技術成熟的一種手段。過程如下:[交流討論](1)近年來,能用來發電的可再生能源有

。

(2)化石燃料也可用于氫的制取,但不足之處有

。

太陽能(合理即可)會產生大量污染物(合理即可)任務二:探究氫能應用優勢[提出問題]氫氣作為理想能源的原因是什么?[進行實驗]設計純凈氫氣與天然氣燃燒的對比實驗。實驗步驟實驗現象實驗結論①分別在帶尖嘴的導管口點燃氫氣和天然氣,在火焰上方罩一個干冷的小燒杯

均有水生成②迅速把①中的燒杯倒過來,分別注入少量澄清石灰水,振蕩罩在天然氣火焰上方燒杯內的澄清石灰水變渾濁,而罩在氫氣火焰上方的燒杯內無變化

燒杯內壁均有水霧產生天然氣燃燒生成了二氧化碳,氫氣燃燒不生成二氧化碳[反思評價](1)通過上述實驗對比,氫氣作為燃料的優點是

。(2)在理想狀態下,小組同學通過圖甲實驗,將測得的實驗數據繪制成的圖像如圖乙所示,分析圖像,可得出的結論是

。

任務三:調研氫能儲存手段[查閱資料]我國綠氫規模化儲存是商業化應用的基本保障,為了進行大量儲存,通常將氫氣轉化為液氫,從微觀角度分析,發生改變的是

。

生成物只有水,無污染氫氣燃燒的熱值比天然氣高分子間的間隔任務四: