第四單元太陽能生物質能和氫能的利用 (7)

1、第四單元太陽能、生物質能和氫能的利用考試標準知識條目學考要求選考要求(1)太陽能開發(fā)利用的途徑和方式aa(2)生物質能的利用途徑aa(3)氫能的優(yōu)點、開發(fā)與利用,了解化石燃料的不可再生性及其給環(huán)境帶來的問題aa知識梳理光合作用C6H12O6+6O2葡萄糖葡萄糖CO2熱量C6H12O6-2 804 kJmol-1(2)利用太陽能的一般方式:直接利用和間接利用。直接利用中的能量轉換方式:光能轉換為 ,如:光合作用;光能轉換為 ,如:太陽能熱水器;光能轉換為 ,如:太陽能電池。間接利用中的能量轉換方式:光能轉換為機械能,如:水力發(fā)電;光能轉換為化學能,如:礦物燃料。(3)太陽能利用中存在的問題:太陽

2、能吸熱板的裝置費用昂貴;太陽能的利用受季節(jié)和天氣陰、晴等影響;大部分太陽能都是在夏天收集,如何把夏天收集的太陽能儲存起來,留存冬天使用,仍然是一個有待解決的問題?；瘜W能熱能電能(2)生物化學轉換制沼氣。2C2H5OH+2CO2(3)熱化學轉換:使生物質在一定條件下發(fā)生化學反應,產生熱值較高的可燃氣體。3.氫能的優(yōu)點、開發(fā)與利用(1)氫能的優(yōu)點氫氣完全燃燒放出的熱量是等質量汽油完全燃燒放出熱量的3倍多, 。熱值高原料是水,來源 。燃燒產物是水,無 。(2)氫能產生與利用的途徑廣污染化學電電化學太陽能(3)氫能的開發(fā)與利用在光分解催化劑存在下,在特定的裝置中,利用 分解水制氫氣。利用 等低等植物和

3、微生物在陽光作用下分解水釋放出氫氣。太陽能藍綠藻發(fā)現(xiàn)和應用 合金,解決氫氣的貯存和運輸問題。4.了解化石燃料的不可再生性及其給環(huán)境帶來的問題(1)煤、石油燃燒時,常發(fā)生不完全燃燒,排放出大量煙塵和CO。(2)某些化石燃料燃燒排放出的廢氣中含SO2和氮氧化物,直接排放到大氣中會污染空氣并形成酸雨。(3)有些煤中灰分含量大、水分多、熱效率較低。【學有所思】 當今需開發(fā)的新能源有哪些?答案:氫能、太陽能、核能、風能、水能、地熱能、生物質能、潮汐能等。貯氫核心突破突破1:太陽能的利用太陽能是地球上最根本的能源,太陽能每年輻射到地球表面的能量約為5109 kJ,相當于目前全世界能耗的13 000倍,可謂

4、“取之不盡,用之不竭”?！镜淅?】 下列屬于直接利用太陽輻射能的方式是( )光熱轉換光電轉換光化學能轉換 光生物質能轉換A.僅B.僅C.僅D.解析:光熱轉換是利用太陽輻射能加熱物體而獲得熱能;光電轉換是利用太陽輻射能,通過光電效應獲得電能;光化學能轉換是將太陽輻射能轉化為化學能貯存起來;光生物質能轉換是將太陽輻射能通過植物的光合作用轉化為生物質能,因此均屬于直接利用太陽輻射能的方式。D【對點訓練1】 下列說法不正確的是( )A.化石燃料蘊藏的能量來自遠古時期生物體所吸收利用的太陽能B.光熱轉換是目前技術最成熟、成本最低廉、應用最廣泛的利用太陽能的形式C.氫氣之所以被稱為“綠色能源”是因為它燃燒

5、的產物不會污染環(huán)境D.人類利用的能源都是通過化學反應獲得的解析:化石燃料是遠古時期生物體吸收利用太陽能,經過非常復雜的過程和漫長的時間形成,故A正確;光熱轉換技術成熟、成本低廉,應用廣泛,故B正確;氫氣燃燒后生成水,不會污染環(huán)境且氫氣是可再生能源,故是理想的燃料,故C正確;人類利用的能源有的通過化學反應得到,有的不通過化學反應也可得到,故D不正確。D【歸納總結】 能量之間的轉化關系突破2:生物質能的利用1.生物質能的來源和種類。生物質能來源于植物及其加工產品所貯存的能量。生物質能包括農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等。2.生物質能的含義。生物質能是太陽能以化學能貯

6、存在生物體內的一種能量形式,一種以生物質為載體的能量,直接或間接來源于植物的光合作用。3.生物質能的優(yōu)缺點。優(yōu)點:提供廉價和清潔的能源。大量生活垃圾經過垃圾處理廠處理,將其中的生物質能轉化為熱能、電能,減輕了垃圾占地給城市造成的壓力,大大地改善了城市環(huán)境,增加了市民的環(huán)保意識。缺點:利用規(guī)模小;植物僅能將少量的太陽能轉化為生物質能;單位土地面積的有機物能量偏低;缺乏適合栽種植物的土地。4.生物質能的利用方式。直接燃燒,缺點是生物質能的轉化率低;生物化學轉化:a.利用植物的秸稈、枝葉、雜草等制取沼氣;b.用含糖類、淀粉較多的農作物為原料制取乙醇;熱化學轉化:生物質能 可燃性氣體?！镜淅?】 下列

7、有關能源的說法不正確的是( )A.煤、石油、天然氣、氫能中,氫能是可再生能源B.生物質能包括農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等C.貯氫合金的發(fā)現(xiàn)和應用,解決了氫氣貯存、運輸的難題D.生物質能通過直接燃燒產生熱量,能量利用效率較高解析:煤、石油、天然氣、氫能中,氫能是可再生能源,A正確;生物質能包括農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等,B正確;貯氫合金的發(fā)現(xiàn)和應用,解決了氫氣貯存、運輸的難題,C正確;生物質能可以通過燃燒、發(fā)電等形式實現(xiàn)能量的轉化,但其中直接燃燒不但污染嚴重,而且能量轉化率也低,D不正確。D【對點訓練2】 下列對于城市廢棄

8、物中生物質能的利用不合理的是( )A.把廢棄物拉到鄉(xiāng)下找個地方埋掉B.對廢棄物進行處理后焚燒,利用產生的熱能供熱和發(fā)電C.把廢棄物進行生物化學轉化獲取甲烷D.讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學反應,產生熱值較高的可燃性氣體解析:將城市廢棄物填埋是將生物質能白白浪費的一種做法,并且還會污染土壤。A突破3:氫能的開發(fā)與利用1.氫氣作為能源的優(yōu)點。熱值高;氫是自然界存在的最普遍的元素;燃燒性能好;氫氣本身無毒,燃燒產物為水,不會污染環(huán)境,是最潔凈的能源;氫的熱值高;氫能利用形式多。2.生產氫氣的方法。電解水法,其缺點是消耗大量電能;在光分解催化劑存在時,在特定裝置中,利用太陽能分解水制備;利用藍綠藻低等植

9、物和微生物在陽光作用下使水分解釋放出氫氣。3.氫能利用的關鍵。制備氫氣的耗能問題;氫氣的儲存和運輸問題;氫燃料電池技術上的突破;直接用氫氣作汽車燃料有許多技術問題要解決;要考慮和解決氫能源普遍使用可能對環(huán)境產生的負面影響;需要投入大量資金進行氫能源研究?！镜淅?】 氫能是一種既高效又干凈的新能源,發(fā)展前景良好,用氫作能源的燃料電池汽車備受青睞。我國擁有完全自主知識產權的氫燃料電池轎車“超越三號”,已達到世界先進水平,并加快向產業(yè)化的目標邁進。氫能具有的優(yōu)點包括( )原料來源廣易燃燒、熱值高儲存方便制備工藝廉價易行A.B.C.D.解析:地球上有大量的水,可用水為原料制取氫氣。H2易燃燒,無污染,

10、熱值高,是一種高效、干凈的新能源,但在利用氫燃料時,其儲存和制備成本較高,到現(xiàn)在還不能大量使用。A【對點訓練3】 有效“減碳”的手段之一是節(jié)能,下列制氫方法最節(jié)能的是( )解析:電解水或高溫使水分解都要消耗大量的電能或熱能,天然氣本身是一種不可再生的化石燃料,用它制氫氣,除了消耗能源物質外,反應所需要的高溫條件,也需要額外消耗大量的能源。D【歸納總結】 (1)再生能源在自然界中可以不斷再生,并有規(guī)律地得到補充的能源。如太陽能、風能、地熱能、生物質能等。(2)非再生能源經過億萬年形成,短時期無法恢復或循環(huán)再生的能源。如煤炭、石油、天然氣、核燃料等?？键c精練1.下列不屬于化石燃料的是( )A.煤

11、B.石油C.天然氣D.甲醇D解析:化石燃料包括煤、石油、天然氣等,甲醇不屬于化石燃料。2.下列有關太陽能的說法不正確的是( )A.太陽能以光波形式傳送到地面B.化石燃料蘊藏的能源來自太陽能C.太陽能是潔凈能源,不污染環(huán)境D.食用植物體內的淀粉、蛋白質等屬于直接利用能源解析:食用植物體內的淀粉、蛋白質等物質是將化學能除轉化為熱能,再被利用。D3.人類將在未來幾十年內逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態(tài)),屆時人們將適應“低碳經濟”和“低碳生活”,下列說法不正確的是( )A.煤、石油和天然氣都屬于碳素燃料B.發(fā)展太陽能經濟有助于減緩溫室效應C.太

12、陽能電池可將太陽能轉化為電能D.目前研究的菠菜蛋白質“發(fā)電”不屬于太陽能文明解析:煤、石油、天然氣都是有機物,屬于碳素燃料,A正確;發(fā)展太陽能可以減少化石燃料的使用,減少CO2的排放,B正確;太陽能電池可將太陽能轉化為電能,C正確;菠菜中的蛋白質是間接利用太陽能合成的,研究菠菜蛋白質“發(fā)電”屬于太陽能文明,D不正確。D4.生物質能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源。下列有關說法不正確的是( )A.農村通過雜草和動物的糞便發(fā)酵制沼氣,沼氣的主要成分是甲烷B.全國推廣使用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物發(fā)酵產生C.為減小對化石

13、燃料的依賴,可在農村大量燃燒秸稈D.開發(fā)生物質能有利于環(huán)境保護和經濟可持續(xù)發(fā)展解析:大量燃燒秸稈,可產生嚴重污染,浪費生物質能。C5.閱讀下面的敘述,回答有關問題?！吧镔|”是指由植物或動物生命體衍生得到的物質的總稱。作為人類解決能源危機重要途徑之一的“生物質能”,主要指用樹木、莊稼、草類等植物直接或間接提供的能量。古老的刀耕火種、燒柴做飯、燒炭取暖等粗放用能方式正在被現(xiàn)代科學技術所改變。(1)礦物能源是現(xiàn)代人類社會賴以生存的重要物質基礎,目前,全球仍主要處于化石能源時期。下列不屬于化石能源的是(填字母序號,下同)。A.石油B.煤C.天然氣D.生物質能(2)下面有關“生物質能”的說法,不正確的是。A.利用生物質能就是間接利用太陽能B.生物質能是可再生的能源C.生物質能是解決農村能源問題的主要途徑D.生物質能的缺點是嚴重污染環(huán)境(3)沼氣是有機廢棄物(樹葉、秸稈、草類及垃圾、糞便等)在隔絕空氣的條件下發(fā)酵分解而成的氣體,主要成分是甲烷。農村沼氣池中發(fā)酵后的池底剩余物是很好的漚肥。下面有關敘述