化学九年级下册第一节 化学与能源开发学案设计

这是一份化学九年级下册第一节 化学与能源开发学案设计，共5页。学案主要包含了清洁高效的氢能，应用广泛的化学电池等内容，欢迎下载使用。

一、清洁高效的氢能
1．氢能源的优点有原料来源广、发热量高、产物无污染等。
2．最理想的制氢方法：寻找合适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气。
氢能源尚未得到广泛应用的原因是什么？
答案：氢气在制造、贮存、运输等方面还有许多技术问题没有真正解决。
二、应用广泛的化学电池
化学电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。其特点是体积小、电容量大、移动方便等。
废弃电池的乱扔乱放，会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染。
氢能及其利用
(1)氢气的制备：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑；2H2O光或催化剂,2H2↑＋O2↑(未来研究方向)。
(2)氢气的性质：无毒，极易燃烧，燃烧放出大量的热，点燃氢气前要进行验纯，以防发生爆炸。氢气燃烧的化学方程式为：2H2＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2H2O。
(3)氢气作为燃料的优点：①完全燃烧放出的热量多(是等质量甲烷完全燃烧放出的热量的2倍多)；②原料不受限制(可利用水作原料制取)；③燃烧产物不污染环境。因此，氢气被人们称为理想的“绿色能源”。
【例题】 氢气是一种绿色能源，科学家们最新研制出利用太阳能产生激光，再用激光使海水分解得到H2的新技术，其中海水分解可用方程式2H2Oeq \(=====,\s\up7(TiO2),\s\d5(激光))2H2↑＋O2↑表示。下列说法不正确的是( )。
A．水分解产物不污染环境
B．TiO2是催化剂
C．该技术可将太阳能转化为氢能
D．在海水分解过程中应不断添加TiO2
思路点拨：本题结合利用新技术制取氢气的原理考查催化剂、能量转化等知识，解题时要领会催化剂概念中的两个“不变”，从而得出正确结论。
解析：水分解的产物为氢气和氧气，两种气体都无毒，不会对环境造成污染，A正确；根据化学方程式可知，TiO2在反应中作催化剂，由于催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不发生变化，在海水分解过程中不必持续添加TiO2，B正确，D错误；该反应利用太阳能使水分解产生氢气，其能量转换形式是太阳能转化为氢能，C正确。
答案：D
1．随着经济的发展，能源与环境问题成为人们日益关注的热点。从发展的角度看，你认为下列燃料中最理想的是( )。
A．煤 B．石油 C．氢气 D．天然气
2．氢气是未来最理想的能源之一。下面有关氢气的叙述中不合理的是( )。
A．电解水制取氢气，方法便捷、成本较低
B．氢气燃烧产物只有水，可以循环使用
C．实验室可利用活泼金属与酸的反应得到氢气
D．氢气是最轻的气体，可用来填充气球
3．以氢燃料电池为动力的客车现正在北京的部分公交路线试运行。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( )。
A．氢气比空气轻 B．氢气有广泛的来源
C．氢燃烧时放热多 D．氢燃烧后只生成水
4．(·山东威海中考)维持人体生命活动所需的热量，主要由哪种能量直接转化而来( )。
A．太阳能 B．化学能 C．动能 D．电能
5．(·安徽芜湖中考)对能量的认识，下列说法正确的是( )。
A．太阳能热水器，将太阳能转化为化学能
B．新能源汽车不需要任何能量
C．食物在人体内消化，将化学能转化为热能
D．燃料燃烧，只是将化学能转化为热能
6．如图所示，是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是( )。
A．叶片将光能转化为化学能 B．电动机将机械能转化为电能
C．太阳能电板将太阳能转化为电能 D．小花将动能转化为化学能
参考答案
1. 答案：C
2. 答案：A
3. 解析：这里的“零排放”指的是不排放任何有害气体，针对的是氢气燃烧的产物为水，故应选D。
答案：D
4. 解析：人体从食物中汲取的营养物质，如蛋白质、脂肪、糖类等在体内发生氧化反应，将有机物中的化学能转化为热能，维持人体生命活动的需要。
答案：B
5. 解析：A是将太阳能转化为热能；B中新能源汽车是利用新能源作为汽车能源；D中燃料燃烧，化学能转化为热能和光能等。
答案：C
6. 解析：在整个塑料花摇摆的过程中，发生的能量转化包括：太阳能电池板将太阳能转化为电能，电动机将电能转化为机械能，机械能使小花左右摆动，故正确的描述为C。
答案：C
1．现代社会的生产和生活需要消耗大量能量，下列活动中，通过化学反应提供能量的是( )。
2．随着经济的快速发展，能源的使用量在不断增大，人们的节能意识日趋增强。下图属于中国节能标志的是( )。
3．煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料，对这三种燃料的叙述不正确的是( )。
A．都是混合物 B．燃烧都会放出热量
C．都是可再生能源 D．都是重要的化工原料
4．氢是新型清洁能源，但难储运。研究发现，镧和镍的一种合金是储氢材料。下列有关57号元素镧(La)的说法不正确的是( )。
A．该元素原子的质子数为57 B．该元素原子的核电荷数为57
C．该元素原子的核外电子数为57 D．该元素为非金属元素
5．“向大海要能源”，潮流能电站不仅可提供无污染的绿色能源，还是优美的海滨景点，2009年7月7日，浙江岱山潮流能发电实验电站发电成功，它是利用海水的水平流动来推动发电机工作的。从能量转化角度看潮流能发电是将( )。
A．海水的动能转化为电能 B．海水的化学能转化为电能
C．电能转化为海水的势能 D．电能转化为海水的动能
6．目前，科学家提出了一种最经济、最理想的获得氢能源的循环体系(如下图)。下列说法错误的是( )。
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．该氢能源的循环体系能够实现太阳能转化为电能
C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找在合适的光照条件下分解水的催化剂
7．(·广东肇庆中考)我国“十二五”规化对“低碳经济”给予政策支持，实现“低碳经济”的一种策略是节能。下列制备氢气的方法最节能的是( )。
A．Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑
B．焦炭与水蒸气反应：C＋H2O(气)高温,H2＋CO
C．太阳光分解水：2H2O2H2↑＋O2↑
D．电解水：2H2O电解,2H2↑＋O2↑
8．随意丢弃废旧干电池会造成严重的环境污染，而废旧干电池中许多物质都可以再回收利用。请根据下图回答下列问题：
(1)图示中的物质属于非金属单质的是________，属于氧化物的是________(均写化学式)。
(2)干电池用石墨和锌皮为电极，是利用了它们的________性。
(3)图示中能与稀硫酸反应且生成无色气体的物质是________(填化学式)。
9．(·山东烟台中考)今年地球日主题为：“珍惜地球资源，转变发展方式”。为减少化石燃料的使用，降低污染，各国都在积极进行技术创新。
(1)近日，美国科学家发明了一种“发电叶子”，将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求。①整个过程中都发生了哪些形式的能量转化？________。
②“发电叶子”产生氢气、氧气的化学方程式为
________________________。
(2)我国积极改进风电技术，扩大风电使用，并配套大型储能设备——“全钒液流”储能电池，以保证稳定供电。①与煤炭火力发电相比，风力发电的优点是__________________。
②“全钒液流”储能电池在充电时，电池中的VO2＋会变成VOeq \\al(＋,2)，这个过程中钒元素(V)的化合价由______价变为________价。
参考答案
1. 答案：A
2. 答案：B
3. 答案：C
4. 解析：在原子中，质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数，故A、B、C正确；57号元素镧属于金属元素，D错误。
答案：D
5. 解析：潮流能发电是利用海水的水平流动来推动发电机工作的，海水流动时产生动能，推动发电机运行产生电能，故应选A。
答案：A
6. 解析：此循环体系实现了太阳能转化为化学能，化学能转化为电能，在此转化过程中急需解决的问题是寻找在合适的光照条件下分解水的催化剂，故A、B、D选项正确。此循环过程中水是在太阳能和光分解催化剂的作用下分解为氢气和氧气，故C错误。
答案：C
7. 解析：太阳能取之不尽，用之不竭，用太阳光分解水制取氢气，节能且无污染。
答案：C
8. 答案：(1)C MnO2 (2)导电 (3)Zn
9. 解析：(1)①植物的叶子将太阳能转化为植物的化学能储存起来，然后再转化为电能；②“发电叶子”将水分解产生氢气和氧气；(2)①风能是可再生性资源且不会污染空气；②在VO2＋中设V的化合价为x，则有：x＋(－2)＝2，x＝＋4，在VOeq \\al(＋,2)中设V的化合价为y，则有y＋(－2)×2＝1，y＝＋5。
答案：(1)①太阳能→化学能→电能
②2H2O光、催化剂,2H2↑＋O2↑
(2)①风能是可再生能源(或使用风能不会产生污染空气的有害气体等其他合理答案也可)
②＋4 ＋5