9.3化學與能源一、能源目前已經(jīng)開發(fā)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(zhì)發(fā)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(zhì)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(huán)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(yōu)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(yōu)點是燃燒產(chǎn)物是水,不污染環(huán)境,因此氫能源具有廣闊的開發(fā)前景。(2)氫能源的開發(fā)a.電解水的方法:消耗電量太多,成本高,不經(jīng)濟,不能大規(guī)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(chǎn)生氫氣?！纠?】(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(fā)電機工作:電能→機械能C.螢火蟲發(fā)光:生物質(zhì)能→光能D.內(nèi)燃機工作:化學能→內(nèi)能→機械能化學能的利用解析:蓄電池充電是將電能轉變?yōu)榛瘜W能的過程,A正確;發(fā)電機工作是轉子轉動時通過磁效應產(chǎn)生電能,是由機械能轉化為電能,B錯誤;螢火蟲發(fā)光是生物體內(nèi)的生物質(zhì)能轉變?yōu)楣饽艿倪^程,C正確;內(nèi)燃機工作是將燃料貯存的化學能轉變?yōu)閮?nèi)能后,再通過熱膨脹做功轉變?yōu)闄C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(chǎn)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(zhì)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(zhì)能 D.天然氣2.開發(fā)和利用新能源,有利于生態(tài)環(huán)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(fā)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(huán)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(fā)生偏轉。下列說法不正確的是()A.電池中H2和O2發(fā)生燃燒現(xiàn)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(xiàn)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(fā)電、②火力發(fā)電、③地熱發(fā)電、④風力發(fā)電、⑤太陽能發(fā)電,其中屬于環(huán)保獲能的是()A.①②③④⑤ B.①②③④C.①③④⑤ D.①②④⑤BC3.(2024重慶B)能源是人類發(fā)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(fā)電C.水力發(fā)電

D.太陽能發(fā)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(yè)儲能等方面。鈉離子電池的生產(chǎn)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(fā)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(zhì)相似,生產(chǎn)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(huán)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(nóng)業(yè)澆灌改大水漫灌為噴灌、滴灌D.開發(fā)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(chǎn)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(yōu)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(xiàn)能量的轉化。鋰電池自放電率僅為6%～8%,遠低于鎳氫電池。質(zhì)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(fā)生電離后生成水,并釋放出能量。由于質(zhì)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(zhì)子交換膜燃料電池可實現(xiàn)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(yōu)點D.質(zhì)子交換膜燃料電池電源是一種清潔的綠色環(huán)保電源(5)現(xiàn)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(nèi)發(fā)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(fā)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(chǎn)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(huán)和氧循環(huán)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(fā)展?jié)摿Φ亩嘣茉?在我國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的地位。某校實踐小組的同學們對此產(chǎn)生了濃厚的興趣,他們對氫氣的制取方法、應用優(yōu)勢、儲存手段和發(fā)展前景等展開了項目式問題探究。任務一:調(diào)查氫能制取方法[咨詢專家]小組同學通過數(shù)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(yè)副產(chǎn)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(fā)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(chǎn)生大量污染物(合理即可)任務二:探究氫能應用優(yōu)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(xiàn)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(nèi)的澄清石灰水變渾濁,而罩在氫氣火焰上方的燒杯內(nèi)無變化

燒杯內(nèi)壁均有水霧產(chǎn)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(yōu)點是

。(2)在理想狀態(tài)下,小組同學通過圖甲實驗,將測得的實驗數(shù)據(jù)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(diào)研氫能儲存手段[查閱資料]我國綠氫規(guī)?；瘍Υ媸巧虡I(yè)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(fā)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: