6.1 化学与能源开发

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。

第六章《化学反应与能量》教学设计第一节化学反应与能量变化第一课时化学反应与热能【回顾2】.什么是化石燃料？请举例说明人类对化学反应中能量的利用情况有哪些？【学生1】①化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的不可再生能源。

如煤、石油和天然气等。

【学生2】人类对化学反应中能量的利用：a.生活燃料的使用，如做饭、取暖等；b.利用燃烧等化学反应产生的能量发电、燃烧陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；c.利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除建筑物等。

【预习1】如下图所示，说明反应物和生成物具有的能量与化学反应中的热量变化有何关系？【学生】反应过程（①）为放热反应：反应物能量> 生成物能量反应过程（①）为吸热反应：反应物能量< 生成物能量【预习1】化学反应中热量的的变化与化学键有何关系？【学生】物质中的原子之间是通过化学键相结合的，而化学键是与化学能联系在一起的。

当物质发生化学反应时，断开反应物的化学键要吸收(放出或吸收)能量，而形成生成物的化学键要放出(放出或吸收)能量。

【导入】能源、材料，信息被称为现代社会发展的三大支柱。

能源是人类赖以生存和发展的重要资源。

我们在生产、生活中所使用的能量绝大部分是由化学反应提供的，特别是煤、石油、天然气以及它们的制品燃烧所产生。

随着社会的发展，人类活动对能源的消耗逐渐增多，尽管一些新能源被不断开发和利用，但是，由于对资源的不合理开发和利用从而引发了不可回避的能源危机已成为制约一个国家发展的瓶颈，今天我们以化学的眼光来研究有关能源问题。

【过渡】在初中化学的学习中，我们已经知道化学反应中既有物质变化，又有能量变活动二、实验探究放热反应和吸热反应实验装置实验现象①镁条逐渐溶解，有气泡产生；①温度计温度上升；①用手触摸试管壁，有温热感①混合物呈糊状；①有刺激性气味气体产生；①木片上的水结成冰，与烧杯底粘在了一起；①用手触摸杯壁下部，有凉的感觉实验原理Mg + 2HCl === MgCl2 + H2↑Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl === BaCl2+2NH3↑+ 10H2O实验结论该反应产生气体，并放出热量该反应产生气体，并吸收热量【教师】评价、追问：通过上面个量个实验，可以得出什么结论？【学生】化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。

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。

化学与能源认识化学在能源领域的应用和发展化学与能源：认识化学在能源领域的应用和发展概述：化学作为一门探索物质结构、性质和变化的科学，对于能源领域的应用和发展起着重要的推动作用。

本文将详细介绍化学在能源领域中的应用，包括化学能的转化、化学储能技术、化学能源的发电方式和新能源的开发等方面，旨在探讨化学在能源领域中的重要作用以及对未来能源形势的影响。

一、化学能的转化化学能的转化是能源领域中的重要过程，常见的化学能转化包括燃烧、电化学反应和核能反应等。

1. 燃烧反应燃烧反应是化学能转化的常见形式，通过燃烧可以将化学能转化为热能和光能。

例如，化石燃料的燃烧可以产生大量的热能，用于供暖、发电和工业生产等方面。

同时，燃烧也伴随着废气的产生，其中包括二氧化碳等温室气体，对环境造成了不可忽视的影响。

2. 电化学反应电化学反应是将化学能转化为电能的过程，主要包括电池和燃料电池两种形式。

电池通过化学反应产生电流，常见的例子包括锂电池、铅酸电池和锌锰电池等。

燃料电池则通过氧化还原反应将燃料化学能直接转化为电能，具有高效能、环境友好的特点。

目前燃料电池已在交通运输、电力供应等领域得到广泛应用。

3. 核能反应核能反应是将核能转化为热能或电能的重要途径，核能在能源领域中具有巨大的潜力。

核裂变反应是目前主要的核能来源，通过分裂重核使核能释放，产生大量的热能和中子。

核聚变反应则是模仿太阳的能源产生过程，将轻核聚变为重核，释放巨大的能量。

虽然核能具有巨大的储能量，但也存在核废料处理和安全性等问题。

二、化学储能技术化学储能技术是指将化学能转化为可存储的形式，以便在需要时进行释放和利用。

常见的化学储能技术包括电池、超级电容器和化学储氢等。

1. 电池电池是一种将化学能转化为可用电能的储能装置，广泛应用于移动设备、交通运输和可再生能源等领域。

随着科技的进步，电池的技术也在不断发展，新型电池如锂空气电池、固态电池等正在研究和开发中，具有更高的能量密度和更长的寿命。

化学与能源的关系研究能源是人类生产生活中不可或缺的资源，而化学则是能源领域的重要基础和关键技术。

化学与能源的关系紧密相连，两者的相互作用对经济社会发展和环境保护都有着至关重要的影响。

本文将从几个方面探讨化学与能源的关系。

1.化学在能源开发中的作用化学在能源开发中发挥着重要作用。

比如，石油、天然气等化石燃料的利用就离不开化学反应的帮助。

在提炼、加工和利用过程中，都需要通过化学反应来改变原材料的组成和结构，从而使其能够更好地被利用。

此外，化学还可以帮助储存和转化能源，比如通过电化学反应储存电能、合成催化剂来提高能源利用效率等。

化学能源也是近年来备受关注的话题。

化学能源指的是通过化学反应释放或储存能量的方式。

典型的化学能源包括燃料电池、锂离子电池等。

其中，燃料电池可以将化学能转化为电能，而锂离子电池则可以将电能储存起来，以实现节能环保的目的。

2.能源领域中的化学研究能源领域是化学研究的一个重要方向。

近年来，随着环境问题的加剧和能源需求的增长，新型能源的研究也越来越受到关注。

化学研究在这一领域中发挥着重要作用。

燃料电池的研究是一个典型例子。

燃料电池能够将化学能转化为电能，是一种高效、环保的能源转换技术。

但是，燃料电池的商业化应用仍面临着许多挑战，比如耐久性、成本等问题。

因此，化学研究人员利用自己的专业知识和技能，通过对催化剂、电解质等关键部件的改进和优化，来提高燃料电池的性能和稳定性。

另外，化学研究还可以为太阳能、风能等可再生能源的利用提供技术支持。

化学反应在这些能源的转化和储存过程中起着至关重要的作用。

比如，利用化学反应将太阳能转化为电能的太阳能电池，就是化学研究的成果之一。

3.化学研究对能源环境保护的贡献能源的开发和利用不可避免地会对环境产生一定的影响，比如温室气体的排放、空气和水污染等。

因此，为了实现可持续发展，化学研究也要关注能源开发利用与环境保护之间的协调。

化学研究可以帮助开发新型能源，从根本上减少对环境的影响。

第六单元化学与社会发展第一节《化学与能源开发》（共1课时）第1课时自学-诊断一、自学目标：（根据目标读读、划划课本内容）1.认识到氢能是未来最理想的能源和理想的氢能源循环体系，了解新能源开发的现状。

2.知道化学电池是将化学能转化成电能的装置，知道随意丢弃电池对环境污染的严重性。

3.明确化学反应产生的能量不仅可以转化为光能、热能，也可以转化为电能等多种形式的能量，树立不同能量之间可以相互转化的观念。

4.增强自身的能源意识，培养关心自然、关心社会发展的责任感。

二、问题导学：1．氢能目前，我们认识的新能源有：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能、水能。

（1）优点：①原料是水，来源广泛；②氢气燃烧的热值高；③燃烧的产物是水，环保无污染；氢气燃烧的化学方程式2H2+O点燃2H2O。

（2）理想的氢能源循环体系是：在光催化剂的作用下，通过水的分解实现由太阳能到化学的转变；通过燃料电池内的实现由化学能向电能的转变。

2．化学电池干电池里面有碳棒正极、 MnO2炭黑NH4Cl 、锌皮负极；锌片和碳棒插入稀硫酸里，现象是锌片表面有气泡生成，碳棒无变化，方程式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；若用导线将锌片和碳棒连接起来，现象是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，则化学电池是将化学能转化成电能的装置，化学反应产生的能量不仅可以转化为光能、热能，也可以转化为电能。

三、学情诊断：【诊断1】“新疆跨越式发展和长治久安”是中央新疆工作座谈会的主要精神，民生、环境与能源也成为新疆政府工作关注重点。

（1）煤、石油、天然气属于化石燃料，是新疆的传统能源。

要节约和有效利用现有的能源，新疆还应开发新能源，如：太阳能、核能、地热能等。

（2）美国墨西哥湾石油泄漏，大量的原油浮于水面，造成近海海域生态严重破坏。

在常温下，石油是一种难降解、难（填“难”或“易”）溶于水的混合物。

（3）科学家预言，氢能源将成为21世纪的主要绿色能源，而水是自然界中广泛存在的物质。