第17章能源与可持续发展----学案

1第17章能源与可持续发展----学案【中考透视】能源问题在以往的中考命题中不是必考的内容，但新课程标准要求掌握知识的面更广，而且环境和能源问题又是当今社会的热点问题之一，国家实验区命题中常常涉及能源问题的考查，只是对核能这一知识点考查的要求不很高，主要考查技能，如能源种类的划分和核能、太阳能的利用等．题型以选择题和填空题为主，试题的难度较低，分值约占2％～3％．【知识网络图示】能源：凡是为人类提供能量的物质资源都叫做能源化石能源生物质能一次能源二次能源不可再生能源可再生能源原子与原子核定义：原子核分裂或聚合时释放出的惊人能量核能与内能不同定义：把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫做裂变链式反应：用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是链式反应定义：核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程聚变比裂变释放更多的核能聚变的优越性聚变材料氘核的来源丰富通过可控制聚变来利用核能，有望彻底解决能源问题可控制核裂变——反应堆不加控制核裂变——原子弹可控制核聚变——第三代新能源不加控制核聚变——氢弹太阳中轻核聚变辐射的核能辐射方式：光和热生物质能来自于太阳能太阳能的价值化石能源来自于太阳能几乎所有可利用的能源都来自风能、水能来自于太阳能于太阳能利用生物质能、风能、水能利用化石能源用集热器把水等物质加热利用太阳电池把太阳能转化成电能起始——钻木取火主要能源——柴薪能源能源与可持续发展能源家族分类按生成年代按获得途径按再生与否核能核能裂变聚变裂变和聚变的应用太阳能太阳能太阳能的利用间接利用直接利用2持续时间——1万年过度依赖——水土流失和沙漠化适当利用——可再生贡献——积累了悠久的人类文明起始——蒸汽机的发明主要能源——化石能源持续时间——200多年空气污染、温室效应、环境破坏化石能源采掘殆尽贡献——推进现代文明高度发展以核能为代表能大规模替代目前的常规能源——石油、煤炭、天然气21世纪的能源趋势：能源需求量剧增，化石能源可能枯竭空气污染废物有害辐射水土流失[来源:z,zs,tep.com]足够丰富足够便宜技术成熟足够安全，清洁【名师解读】一、知识性专题专题1能源的分类例1在①水、②面粉、③石油、④铁块、⑤天然气、⑥牛肉等物质中，属于能源的物质是，属于化石能源的是，属于生物质能的是．分析凡是能够提供能量的物质资源，都属于能源，所以①②③⑤⑥都是能源物质．通常情况下铁块不能提供能量，所以④不是能源．煤、石油和天然气是古代的动植物经过漫长的地质年代形成的，属于化石能源．面粉、牛肉中存贮有供给人类生命活动需要的化学能，属于生物质能．答案：①②③⑤⑥③⑤②⑥例2下列能源中既属于一次能源又属于可再生能源的是()A．太阳能B．核能C．石油D．天然气分析石油、天然气属于化石能源，是古代的动植物经历漫长的地质变迁形成的，无法在短期内得到大量的补充，所以它们是不可再生能源．核能是一次能源，但属于不可再生能源．太阳能可以源源不断地获得，属于可再生能源，又是一次能源．故正确答案为A．例3下列各种能源中，均为不可再生能源的是()A．煤、石油、天然气B．太阳能、地热能、风能C．电能、地热能、风能D．核能、水能、生物质能分析地热能、水能、风能和太阳能都是可再生的，煤、天然气、石油、核能都属于不可再生能源．故正确答案为A．专题2太阳能的利用例4自从发明了硅光电池以来，人们一直在思考建立太空太阳能电站的问题，在一些科学家的想象中，太空太阳能电站类似于一颗处在赤道上空与地球相对静止的卫星，上面安能源与可持续发展能源革命第一次能源革命可持续性第二次能源革命可持续性第三次能源革命能源与可持续发展能耗对环境影响未来理想能源的四个条件3装大容量的太阳电池，如图17－39所示．(1)简述你所知道的太阳能应用的两个实例．(2)说出开发和利用太阳能的两个优点。(3)按照你的想象，太空太阳能电站要将电能传到地球可采用什么方式?分析我们所知道的太阳能应用的实例有：植物通过光合作用，把太阳能转化为化学能；太阳能热水器、太阳灶，把太阳能转化为内能；大阳电池，把太阳能转化为电能等．关于[来源:中教网]开发和利用太阳能的优点有很多，例如：太阳能十分巨大，仅1h到达地球的大阳能，就比目前全世界一年能源生产的总量还多；大阳能供应时间长久，太阳能这个巨大核能火种，已经“燃烧”了50亿年，再过50亿年它才会燃尽自己的核燃料，对于人类来说，可以说是取之不尽、用之不竭的能源；太阳能分布广，获取方便，处处可利用，既无需挖掘开采，又无需运输；太阳能清洁、安全，不会给环境带来污染等．如果在太空建成大空大阳能电站，要将电能传到地球可采用微波、激光等方式．答案：(1)植物的光合作用；太阳能热水器、太阳灶．(2)取之不尽、用之不竭；节省地球资源．(3)微波(或激光等)．例5目前人们直接利用太阳能的方式有两种：其一是把太阳能转化为内能，如；其二是把太阳能转化为电能，如．分析把太阳能转化为内能的装置有太阳能热水器、大阳灶等；把太阳能转化为电能的装置有太阳电池．答案：太阳能热水器(太阳灶)太阳电池例6《深圳商报》2004年3月11日报道：近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东交民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里．这种能量转化和储存的方式是()A．太阳能转化为内能，再转化为电能B．太阳能转化为电能，再转化为化学能C．太阳能转化为内能，再转化为化学能D．太阳能转化为电能，再转化为光能分析太阳能电池板把它接收到的太阳能转化为电能加以利用，多余的电能再转化为化学能储存在蓄电池里．故正确答案为B．例7人们常说，太阳是人类的“能源之母”，从能源能否可以短期内从自然界中得到补充角度看，太阳能属于能源(填“可再生”或“不可再生”)；在石油、天然气、煤、核能中，不是间接来自太阳能的是．分析太阳能可以从自然界中源源不断地得到补充，属于可再生能源；石油、天然气、煤都是千百万年前埋在地下的动植物，经过漫长的地质年代形成的，而植物的能量来源于光合作用，动物靠植物提供能量，所以它们都是太阳能转化而来，因此它们间接来自大阳能；核能是由于原子核分裂或聚合释放出的巨大的能量，它不是间接来自太阳能．答案：可再生核能专题3能源消耗对人类生存环境的影响例8随着“西气东输”，天然气进入扬州市民家庭，小明家已经开始使用天然气了，小明家原来就有个电磁炉，小明想：究竟使用哪种能源更划算呢?小明开始做实验并收集有关数据：(1)小明在水壶里放入5000cm3，20℃的水，记录下当时的气量表的示数是134．73m3，随后点火并将火调至最大烧水，开始同步计时，当水烧至沸腾时，气量表的读数为134．87m3，需时24min．小明查到天然气的热值约为4．0×107J／m3，单价2．2元／m3．烧开这壶水，水需要吸收多少热量?小明家天然气炉具的效率是多少?[在1标准大气压的条件下[来源:zzstep.com]，c水＝4．2×103J／(kg·℃)](2)小明又取相同的水在电磁炉上加热，使用功率为1000W档正常工作，将水加热至沸腾，需时30min．扬州的电费价格为0．5元／度．使用电磁炉烧开这壶水，需消耗多少[来源:中教网]电能?花费多少电费?(3)你建议小明家使用哪种能源?请说明2点理由．4解：(1)m＝ρV＝1g／cm3×5000cm3＝5000g＝5kg．Q吸＝cm(t－t0)＝4．2×103J／(kg·℃)×5kg×(100℃－20℃)＝1．68×106J．Q放＝4．0×107J／m3×(134．87m3－134．73m3)＝5．6×106J．η＝Q吸／Q放＝661.6810J5.610J＝0．3＝30％．(2)消耗的电能W＝Pt＝1kW×0．5h＝0．5kW·h，花费的电费0．5度×0．5元／度＝0．25元．(3)建议使用电磁炉．电磁炉效率η＝Q吸／W＝61.6810J1000W3060s≈93％＞30％．天然气费用(134．87m3－134．73m3)×2．2元／m3≈0．31元＞0．25元，使用天然气会放出二氧化碳等气体，使用电能比较清洁．二、规律方法专题专题4示意图说明法【专题解读】有些事物的关系抽象而又复杂，仅用文字说明还不能明白，就需要附上示意图，或按比例精确绘制图表来表示，这就是示意图说明法．本章在分析核裂变和核聚变时用到了示意图说明法．例9如图17－40所示是释放核能的两种方式，请回答下列问题：(1)如图甲所示是反应，这是变的原理，若不能人为控制，是制造弹的原理．(2)如图乙所示是变的示意图，若不能人为控制，是制造弹的原理．分析发生裂变反应时，会产生许多中子，导致一系列铀核持续裂变，并释放出核能。发生聚变反应时，较轻的核结合成较重的核也释放出巨大的能量．答案：(1)链式裂原子(2)聚氢专题5实验探究法【专题解读】本章的实验探究主要是针对“绿色环保”能源的利用方法，环保和节能程度的比较，新型能源开发的可行性等，一方面是提高实验探究能力，另一方面是提高环保意识和开发新能源的兴趣．例10太阳能是人类能源的宝库．太阳能集热器是直接利用太阳能的一种装置，它[可以利用太阳能把水加热．太阳能集热器主要由集热板和贮水器两部分组成，如图17－41所示．(1)贮水器总比集热板的位置高．请你猜想这样做的原因．(2)利用相关知识说明并用实验验证你的猜想．答案：(1)水在集热板中被加热后，温度升高，热水上升，冷水下降，以便集热板对冷水继续加热．(2)说明：水在4℃时密度最大，水温上升其密度减小，向上流动，冷水密度大向下流动，形成对流，保持集热板中的水温较低，以利于对水继续加热．实验验证举例：将一桶(或盆)水(要有一定深度)放在太阳光下晒一段时间，用手测试[来源:中。教。网z。z。s。tep]上层和底部的水温，则上层的水温高于底部的，证明热水浮在上层．取一烧杯冷水，用酒精灯加热烧杯底部，底部水温升高后热水上升，上层的低温水下降，能观察到水形成的对流．【解题策略】针对要解决的问题，大胆提出猜想，再设计实验进行验证，这也是[来源:中.国教.育出.版网]科学研究的一般方法．【沙场点兵】5一、选择题1．我国目前使用的能源中，所占比重较大的是()A．水能和核能B．煤和地热能C．煤和石油D．太阳能2，自然界中有些能源一旦消耗就很难再生，因此我们要节约能源．在下列能源中，属于不可再生能源的是()A．风能B．水能C．太阳能D．石油3．我国提出要建设“资源节约型、环境友好型”社会，“安全、清洁”是今后能源开发和利用的方向．下列能源最符合这一要求的是()A．石油B．太阳能C．煤炭D．核能4．关于太阳能的利用，下列说法中正确的是()A．对人类来说，太阳能几乎可以说是取之不尽、用之不竭的永久性能源B．太阳电池可以将太阳能转化为光能C．风能电站是直接利用太阳能的一个例子D．太阳能热水器将太阳能转化为电能再将水加热5．节约能源的有效措施是A．采用新技术更新改造落后的设备B．大量利用太阳能C．大量开采使用煤和天然气D．大力开发新能源6．太阳内部进行着大规模的核反应是()A．核裂变B．核聚变C．核聚变和核裂变D．无法确定7．永久性地解决人类对能源需求的根本方法是()A．充分利用地球上的能源B．尽量节约能源C．提高能源利用率D．依靠科学技术，不断开发新能源8．有这样一句顺口溜反映了近几十年来我国河流的水污染日趋严重：“七十年代，淘米做菜，八十年代，浇花灌溉，九十年代，鱼虾绝代”，提高环保意识，防止环境污染是]每一个公民的责任．下列有关说法中正确的是()A．利用工业废水直接浇灌农田，可以节约用水B．洗衣服时尽可能使用污染小的无磷洗衣粉C．将废旧干电池统一收集，集中填埋D．将城市的生活垃圾回收后在郊区焚烧9．长江三峡大坝于2006年5月20日全线建成．三峡库区每年将为我国提供850亿[来源:zzstep.com]千瓦时清洁、廉价、可再生的水资源．三峡工程的意义还在于①减少温室气体的排放②提高防洪能力③节约煤和