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![2024版《化学与能源》ppt课件[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/97b3368b4128915f804d2b160b4e767f5acf8082.png)
化学与能源一、引言能源是现代社会的基石，化学作为一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础科学，与能源的开发、利用和转化密切相关。
化学在能源领域的应用，不仅关系到国家能源战略的实施，而且对推动我国能源结构的优化调整、促进经济社会可持续发展具有重要意义。
本文将从化学与能源的关系、化学在能源领域的应用、以及化学在新能源开发中的挑战与机遇等方面进行探讨。
二、化学与能源的关系1.化学是能源转化的基础能源转化是指将一种形式的能量转换为另一种形式的过程，如化石燃料的燃烧、太阳能电池的光电转换等。
化学作为能源转化的基础，涉及到能源的储存、释放、传输和转换。
化学原理和技术在能源转化过程中发挥着关键作用，如催化剂、电池、燃料电池等。
2.化学促进能源利用效率的提高能源利用效率是衡量能源使用过程中能量损失程度的指标。
化学在提高能源利用效率方面具有重要作用，如通过化学合成制备高效催化剂，提高燃料的燃烧效率；通过化学原理优化电池结构，提高电池的能量密度和充放电性能等。
3.化学在新能源开发中的应用新能源是指传统能源之外的各种形式的能源，如太阳能、风能、生物质能等。
化学在新能源开发中发挥着关键作用，如通过化学方法制备高性能的太阳能电池、燃料电池等。
三、化学在能源领域的应用1.化石能源的化学利用化石能源包括煤炭、石油和天然气等，化学在化石能源的利用过程中发挥着重要作用。
如通过化学方法制备高效催化剂，提高燃料的燃烧效率；通过化学合成制备新型燃料，如生物乙醇、生物柴油等，以替代传统化石燃料。
2.化学在核能利用中的应用核能是一种清洁、高效的能源形式，化学在核能利用中发挥着重要作用。
如通过化学方法处理核燃料，提高核燃料的利用率；通过化学方法处理核废水，降低核废水对环境的影响等。
3.化学在可再生能源开发中的应用可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能等，化学在可再生能源开发中具有广泛应用。
如通过化学方法制备高性能的太阳能电池、燃料电池等；通过化学合成制备生物乙醇、生物柴油等生物质能源；通过化学方法优化风能、水能等能源的利用效率等。
化学与能源的关系作为一门研究物质构成、结构、性质以及它们之间相互转化的科学，化学在能源领域扮演着至关重要的角色。
化学的应用不仅推动了能源技术的发展，也为我们提供了更高效、更清洁、更可持续的能源解决方案。
本文将探讨化学与能源之间的密切关系，以及它们如何相互影响。
一、化学在能源产生与转化中的应用1.1 燃烧反应的化学原理在许多能源产生过程中，燃烧反应是常见的能量转化方式。
化学的研究揭示了燃烧反应的化学原理，从而使我们能够更好地利用化学能转化为其他形式的能量。
例如，燃烧燃料释放出的化学能可以被转化成热能、电能等形式，从而满足我们生活和工业的能源需求。
1.2 电化学反应与能源存储电化学反应是一种将化学能转化为电能的过程，广泛应用于以化学电池为核心的能源存储技术中。
化学电池通过将化学反应中的电子流动转化为电能，实现了能源的高效转化和储存。
例如，锂离子电池、燃料电池等都是基于化学原理构建的能源存储装置，它们的发展与化学技术的进步密切相关。
1.3 光催化反应与太阳能利用光催化反应是一种利用光能促使化学反应发生的技术，它在太阳能利用中发挥着重要作用。
光催化反应利用光能激发物质分子的电子，促使化学反应的进行，从而将太阳能转化为其他形式的能量。
光催化技术的应用使得太阳能光伏产业得以快速发展，为可再生能源做出了巨大贡献。
二、能源对化学发展的影响2.1 能源供给的重要性化学研究离不开大量的能源供给，能源的可靠性和稳定性对化学研究具有重要影响。
稳定的能源供给为化学实验和工业生产提供了保障，有助于促进化学科学的发展。
同时，能源紧缺对化学研究的推进也带来一定的挑战，促使我们不断寻求高效利用和可再生能源的解决方案。
2.2 能源影响化学产业结构能源是驱动经济社会发展的重要支撑，它对化学产业结构有着深远的影响。
能源的供需关系以及能源价格的变化，直接影响着不同化学产品的生产成本和市场需求。
因此，能源的变化对于化学产业的发展战略、产品结构和技术选择等方面都有着重要的影响。
化学与能源化学与能源化学和能源是紧密相连的两个领域。
化学为能源的研究和开发提供了理论基础和技术支持，而能源则是化学研究的重要应用领域。
本文将探讨化学与能源的关系，以及化学在能源领域中的应用。
化学是研究物质变化的科学。
它研究物质的性质、组成、结构和变化规律，以及在不同条件下物质之间的相互作用。
化学在能源领域中的应用主要体现在能源转化和利用的过程中。
通过化学反应，可以将不同的能源形式（如化石燃料、核能、太阳能等）转化为人类所需的能量形式（如电能、热能等）。
能源是人类社会发展的重要物质基础。
它广泛应用于工业、农业、交通运输、建筑等领域，支撑着人类的经济发展和社会进步。
能源的研究和开发是化学领域的重要方向之一。
化学家们通过研究能源转化和利用的机理，开发出高效的能源转化技术和能源利用方式，为人类的能源利用提供了重要的技术支持。
化学在能源领域中的应用非常广泛。
以下是一些具体的例子：1、化石燃料：化石燃料是当前人类使用的主要能源之一。
化学家们通过研究化石燃料的组成和结构，开发出高效的燃烧方式和催化剂，提高了化石燃料的利用效率，减少了环境污染。
2、太阳能电池：太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置。
化学家们通过研究光电转换的机理，开发出高效的光电转换材料和电池，提高了太阳能的利用效率，为可再生能源的发展提供了技术支持。
3、燃料电池：燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
化学家们通过研究燃料电池的电极反应和电解质传输机理，开发出高效的燃料电池，为可再生能源的发展提供了新的技术途径。
4、储能电池：储能电池是一种将电能转化为化学能的装置。
化学家们通过研究储能电池的电极材料和电解质传输机理，开发出高效的储能电池，提高了电能的利用效率，为可再生能源的发展提供了技术支持。
总之，化学与能源是密不可分的两个领域。
化学为能源的研究和开发提供了理论基础和技术支持，而能源则是化学研究的重要应用领域。
未来，随着人类对能源需求的不断增加和环保意识的不断增强，化学在能源领域中的应用将会更加广泛和深入。
目录摘要…………………………………关键词………………………………………一、化学与能源的关系…………………………二、世界能源现状…………………………………………三、我国能源现状……………………………………四、未来能源倾向……………………………………………五、化学在能源方面的运用……………………………1.煤的合理利用……………………………………2.太阳能的化学转化和储存………………………………3.生物质能的转换及应用……………………………………4.氢能的开发及应用…………………………………………六、总结和展望…………………………………………化学与能源化学在能源中运用【摘要】：现代化社会是建筑在巨大的能源消耗上的。
所以大力开发和合理利用能源,特别是大力开发新能源,乃人类未来之所系,在世界新技术革命浪潮的冲击下,大规模耗能型工业体系终将成为过去,代之以节能型和新能源型生产体系。
然而要实现这样一个巨大转变,作为化学工作者肩负着重大的责任，因为化学能是我们经常利用的一种能量形式,因此本文将在世界及我国的能源状况进行分析的基础上，阐述化学在我国能源发展中的重要性，另外本文将重点介绍化学在能源中运用，重点介绍化学煤、太阳能、生物质能，以及氢能等方面的运用。
【关键词】：化学能源运用一、化学与能源的关系能源工业在很大程度上依赖于化学过程，能源消费的90％以上依靠化学技术。
怎样控制低品位燃料的化学反应，使我们既能保护环境又能使能源的成本合理是化学面临的一大难题。
化石能源的转化及综合利用至关重要。
可再生新能源的开发离不开以化学为核心的技术的发展。
二、世界能源现状一方面全球能源生产与能源消费保持持续增长，能源结构也发生着从化石能源向清洁能源的转变，尽管这种变化量依然很小。
按照国际统计口径，目前全球能源最新数据的统计节点是2011年，当年全球终端能源消费量达到了8918Mtoe(百万吨油当量)，相比1973年第一次石油危机时，增长了90.8%。
化学与能源知识点总结一、化学与能源的关系1. 化学是能源的生产者和消费者化学反应是能源转化的重要方式，许多化学反应都伴随着能量变化。
例如，燃烧、发酵和电化学反应等都是化学能转化为其他形式能的过程。
另一方面，化学也是能源的生产者，化学反应可以用来合成各种燃料、电池和储能材料等。
2. 化学能源和可再生能源化学能源是指储存在化学结合能中的能量，例如燃料、电池和化学储能材料等。
化学能源有些是可再生的，如生物质燃料和氢能，有些是非可再生的，如石油和天然气。
可再生能源是指来自自然界能源循环中能够不断再生的能源，如太阳能、风能和水能等。
3. 化学能源与环境化学能源的使用与环境问题密切相关。
一方面，石油、天然气等燃料的燃烧会产生大量的二氧化碳等温室气体，导致全球变暖，破坏生态平衡；另一方面，化学能源的开发和利用也会对环境造成损害，例如石油开采所产生的污染和酸雨。
二、化学能源的利用1. 燃烧燃烧是最常见的化学能源的利用方式，利用燃料燃烧产生热能和动力。
燃料的种类很多，包括煤炭、石油、天然气、木材、生物质等。
其中，煤炭是目前世界上使用最广泛的燃料，但在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳和其他有害物质，对环境造成严重污染。
2. 化学电池化学电池是利用化学能转化为电能的装置。
它由阳极、阴极和电解液组成，阳极和阴极之间的化学反应产生电子流，从而产生电能。
化学电池广泛应用于电子设备、交通工具和储能系统等领域。
不同种类的化学电池有不同的工作原理和适用范围，如铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池和燃料电池等。
3. 化学储能化学储能是把能源以化学形式储存在某种材料中，待需要时再释放出来进行能量转化。
目前比较常见的化学储能方式包括氢能、气化炼油、冷藏与解冻、蓄电池等。
其中，氢能作为清洁能源备受关注，不仅可以用来作为燃料，还可以存储和输送能源。
4. 生物质能生物质能是指来自生物体的能源，主要包括木材、秸秆、粪便、沼气、生物柴油和生物醇等。
生物质能是一种可再生的能源，它不仅能够提供热能和动力，还能减少温室气体排放，有利于环境保护。
第九章：化学与社会发展第一节化学与能源一.学习目标：1.知识与技能(1)了解几种常见的能源，知道能量的分类。
(2)了解燃烧化石燃料的缺点以及使用化学能源的优点。
(3)了解化学能源转化为电能的过程和装置，知道常见电池的简单原理。
(4)认识能源与环境问题的重要性。
培养节能和环保意识。
(5)了解氢能的来源.优点以及推广使用氢能所面临的困难。
2.过程与方法：（1）能查阅资料，与他人进行交谈与讨论。
（2）学会借助实验手段探究一些生活现象。
3.情感态度与价值观：(1)增强学生对周围生活和自然界中的能源问题的关注程度和探究欲。
(2)激发学习化学的兴趣，体会到化学知识的重要性。
(3)树立社会可持续发展意识。
二. 重点与难点（1）化学能源转化为电能的原理.装置.应用，以及废弃物产生的污染问题。
（2）氢能的来源.优点及推广使用氢能所面临困难。
（3）节能与环保意识的建立。
三. 教学设计（一）能源1.能源的重要性，（对比照片）有了能源，我们的世界生机盎然。
欣欣向荣失去能源。
世界一片漆黑，万物走向死亡2.能源的分类（1）可再生能源和不可再生能源（2）常规能源和新能源3.节能标志的介绍（结合实际谈谈如何节能）（二）化学能转化为电能1.化学电源：一种将化学能直接转化成电能的装置（大多数电池）2.化学电源的优点：降低自然资源的浪费，减少大气污染物，提高能量转化效率3.电池的分类：①干电池②银锌电池③蓄电池④燃料电池原理：化学能【通过化学反应】→电能4.演示实验：化学电源①Zn-Cu直接连在一起，观察电流表指针是否偏转，说明什么？②Zn-Cu直接插入水里（不接触），观察电流表指针是否偏转，说明什么？③Zn-Cu直接插入硫酸铜溶液，观察电流表指针是否偏转，如果偏转说明什么？Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来回答问题：指针偏转原因：有电流经过电流表；能量转化：化学能转化为电能结论：凡是通过化学反应把化学能转化为电能的装置是化学电源5.如何处理废旧电池（增强环保意识）单独存放，回收再利用（三）氢能1.氢能的优点：热量多，原料不受限制，燃烧产物无污染2.氢气的获得：①实验室制取氢气：锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制取氢气Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑②电解水制取氢气3.推广使用氢能的关键问题①水制备氢气的能耗问题②氢气的储存和运输问题（四）小结：由学生总结第一节化学与能源讲稿【教师】同学们好，今天我们要学习新的一节课，化学与能源。
首先，我们先看幻灯片（展示图片：城市夜景，火力发电厂远景，高速飞驰的汽车，火箭发射）同学们看到这些图片有什么感觉啊？【学生】很漂亮。
【教师】好，我们再来看另外几张图片（停电的城市，干涸的大地，缺水的城镇）大家对这几张图片又有什么感觉呢？【学生】一片漆黑，农作物都死了【教师】能源是世界上不可缺少的资源，能源把我们带进生机盎然的世界，如果没有能源，世界将一片漆黑，万物将走向死亡，所以能源对于我们人类是非常重要的。
今天我们就要一起来学习能源。
首先我想问一下同学们都知道有哪些能源呢？【学生】电能、水能、太阳能、风能、核能、地热能、化石燃料（煤炭、石油、天然气）等【教师】很好，（播放幻灯片）我们人类现在利用的能源有电能、风能、太阳能、地热能、核能以及化石燃料，那同学们知道能源可以分为哪几类呢？【学生】可再生能源和不可再生能源【教师】没错，我们可以把能源分为可再生能源和不可再生能源（播放幻灯片）那可再生能源有哪些？不可再生能源又有哪些呢？【学生】可再生能源：风能、太阳能、地热能、生物能、水能不可再生能源：核能、化石燃料等【教师】好，大家说得很好，我们可以把能源分为可再生和不可再生能源，不过根据能源的利用规模和应用技术是否成熟，我们还可以把能源分为常规能源和新能源，像化石燃料、水能等都是常规能源，而新能源则包括风能、太阳能、氢能、地热能、海洋能（潮汐能）、生物能和核能现在我们一起来看一段资料分析。
（幻灯片）这个表格是2000年世界主要能源每天需要量，通过这个表格我们可以知道当今人类生产、生活中应用最广泛的能源有哪些？【学生】煤、石油、天然气（化石燃料）【教师】嗯，通过资料我们可以很明显的知道现今人类使用最多，应用最广的是化石燃料，但是你们知道吗？根据国际能源机构的统计，假使人类依旧按照目前的势头发展下去，不加节制，那么原油、天然气和煤炭这三种能源能供人类开采的年限分别只有40年、50年和240年了，在这种情况下，节约能源已经是刻不容缓的事了，我们国家是一个人口众多的大国，对能源的消耗是非常巨大的，因此我国很重视提倡节约能源，这个图标就是我国的节能标志，同学们有这个图标可以看出什么？【学生】里面是一个节约的“节”字，外面是能源的英文单词的首个字母“e”【教师】很好，那同学们认为我们平时应该怎样节约能源呢？【学生】出门前关好电器，节约水电等【教师】是的，我们应该从身边的小事做起，并向周围的人宣传节能的重要性，倡导更多的人和我们一起节约能源。
对了，不知道同学们上星期六晚上有没有响应世界节能啊，八点半到九点半关灯一小时啊？【学生】有【教师】嗯，很好，大家都很有节能观念哦，继续保持。
好，言归正传，从刚才的资料中我们知道化石燃料使用最多，应用最广泛，但同时它们在使用的时候会有几点缺陷，同学们知道是什么吗？有什么办法可以解决那些缺陷吗？现在请同学们看课本231页第3和第4段话，一起读一遍这两段话，思考这两个问题。
【学生】读课文，化石燃料浪费自然资源，产生大气污染物，能源转化效率低；可以用化学燃料来解决一部分问题【教师】好的，那什么是化学电源呢？【学生】化学电源是一种将化学能直接转化成电能的装置【教师】很好，化学电源可以将化学能直接转化成电能，这样是不是减省了转化过程，从而降低了转化中的能耗，提高了转化效率，减少了资源浪费，并且减少了大气污染物的产生【学生】是【教师】那对比化石燃料的缺点，提高了转化效率，减少了资源浪费，并且减少了大气污染物的产生，这些是不是可以认为是化学能源的优点呢？【学生】是【教师】好，我们知道化学能源可以解决化石燃料的一些问题，也就是它的优点，那在我们实际生活中有哪些物质就是化学电源呢？【学生】大部分的电池都是化学电源【教师】那同学们知道电池有哪些类型吗？大家可以看一下231页的观察与思考【学生】锌锰干电池，锂电池，手机用的电池……【教师】我们一般把电池分为这几种：①干电池，就是我们平时手电用的锌锰电池②银锌电池，是我们平常使用的计算器所用的电池，也就是观察与思考里的第一幅图③蓄电池，就是机动车上用到的电池④燃料电池运用在火箭和汽车上，观察与思考的第二幅图就是燃料电池这就是电池的几种类型，那同学们知道电池是怎样工作产生电能的呢？请同学们注意看下面这个实验的操作和现象，并思考会得到什么结论。
演示实验：化学电源①Zn-Cu直接连在一起，观察电流表指针是否偏转，说明什么？②Zn-Cu直接插入水里（不接触），观察电流表指针是否偏转，说明什么？③Zn-Cu直接插入硫酸铜溶液，观察电流表指针是否偏转，如果偏转说明什么？Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来回答问题：指针偏转原因：有电流经过电流表；能量转化：化学能转化为电能结论：凡是通过化学反应把化学能转化为电能的装置是化学电源【教师】所以化学电源的原理就是化学能通过化学反应直接转化为电能。
虽然使用电池可以减少大气污染物，提高能量的转化效率，但是如果没有处理好废弃的电池，一样会造成很严重的危害，请同学们看课本232页的交流与讨论。
【学生】看书【教师】随意丢弃旧电池会导致什么后果啊？【学生】导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染【教师】单单这样讲可能同学们觉得没什么，可是同学们知道吗？一颗小小的纽扣电池可以污染60万升的水，相当于一个人一生的用水；一节一号电池烂在地里，能吞噬一平方米土地，并造成永久性伤害。
而据统计，全球每年约有320亿节废旧电池被丢弃，这样所造成的危害想想都让人觉得恐怖！因此我们必须慎重处理废旧电池，同学们觉得可以怎样处理废旧电池呢？【学生】单独存放，回收再利用【教师】对于废旧电池我们必须单独存放，回收再利用，在废旧电池中还含有许多的资源如：锂、锰、银、铅、镉、锌、铜等。
希望同学们建立环保意识，并利用课余时间去宣传环保的重要性，倡导更多的人假如环保行动。
【教师】我们知道化学电池可以解决资源浪费，能量转化效率低以及大气污染物的问题，但是随着资源的持续开发利用，到最后资源还是会损耗殆尽，因此我们必须研究开发新的能源。
在前面我们提过的新能源有哪些呢？【学生】风能、太阳能、氢能、地热能、海洋能（潮汐能）、生物能和核能【教师】很好，但是由于太阳能、风能等新能源具有一定的局限性，不能大面积推广。
为了解决这个问题，科学家研究出来氢能，氢能被称为最理想的“绿色能源”。
今天我们还要认识了解一下氢能。
首先请同学们一起读一遍232页的第二段话。
【学生】……【教师】从这一段话我们可以知道氢能的哪些优点呢？【学生】氢气完全燃烧放出的热量多，原料不受限制，燃烧产物不污染环境【教师】我们有什么办法来获得氢气呢？大家可以先看一下课本232的观察与思考，等一下请一位同学来解答【学生】实验室制取氢气：锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制取氢气Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑【教师】那我们用什么装置制取氢气，又用什么装置收集氢气呢？【学生】固液不加热，排水法和向下排空气法.【教师】很好，请坐（播放幻灯片）我们制取和收集氢气用到这些仪器，但是实验室制取氢气的成本太高，没办法用于大量制取氢气，还有其他的方法得到氢气吗？【学生】电解水也可以得到氢气【教师】好的，电解水也是一种制取氢气的办法，但是它同样要消耗大量的电能，因此科学家正研究用其他办法制取氢气，书上的观察与思考就给出了两种方法，分别是？【学生】利用太阳能直接光分解水；另一种是将太阳能转化为电能，再电解水得到氢气【教师】我们通过锌和稀盐酸或稀硫酸以及电解水可以得到氢气，但是由于几个关键问题的存在，使得氢能至今仍不能推广使用，那到底是什么难题呢？请同学们一起读一遍课本232的最后一段话，从中找出答案【学生】由水制取氢气的能耗问题，氢气的储存和运输问题【教师】由于这两个难题的存在，使得氢能还无法广泛推广，但是不少科学家已经在高效、经济的制氢方法和制备高效、廉价的储氢材料，两个方面取得了很大进展。
（播放幻灯片）这是储氢材料以及氢动汽车的图片，在去年的北京奥运会，已经有250辆的氢动汽车正式参与服务运营，人们乘坐无污染氢动汽车的愿望已经不远了【教师】好，我们今天要学习的知识就这些，同学们学完今天的知识有什么收获吗？我们请一位同学来说下他的收获。
