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1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用1.了解太阳能、生物质能和氢能利用的现状。2.了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的技术难题。3.认识开发利用高效、清洁新能源的重要性和迫切性。太阳能的利用一、人类目前使用的能源1.主要能源：煤、石油、天然气。2.化石燃料面临的问题（1）形成时间长，储量有限。（2）引起的环境污染越来越严重。二、太阳能的利用利用方式实例能量转化方式直接利用光合作用光能转化为化学能太阳能热水器光能转化为热能太阳能电池光能转化为电能光解水制氢气光能转化为化学能1.判断正误（1）化石燃料储藏丰富，取之不尽，用之不竭，是可再生能源。（）（2）地球上的能源，直接或间接的来自于太阳能。（）（3）太阳能和热、电、化学能等都可以直接转换。（）答案：（1）×（2）√（3）√2.下列有关太阳能的说法不正确的是（）A.太阳能以光波形式传送到地面B.化石燃料蕴藏的能源来自太阳能C.太阳能是洁净能源，不污染环境D.食用植物体内的淀粉、蛋白质等属直接利用太阳能答案：D3.能源与人类的生活和社会发展密切相关。下列关于能源开发和利用的说法正确的是（）2A.用粮食发酵得到酒精代替汽油作汽车燃料B.随着科技的发展，氢气将会成为主要能源C.在农村不提倡利用沼气作生活燃料D.人类利用的能源都是通过化学反应获得的解析：选B。用粮食发酵得到酒精会消耗大量粮食，不符合我国粮食安全的国情，A错；在农村提倡利用沼气作生活燃料，C错；人类利用的能源有的是通过化学反应获得的，有的是自然界提供的，如水能、风能等，D错。太阳能的利用方式能量转换方式转换原理实例光热转换利用太阳辐射能加热物体而获得热能地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉光电转换光热电转换利用太阳辐射能发电，一般由太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热量使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电太阳能发电站光电直接转换利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能太阳能电池光化学能转换利用太阳辐射能促使一些化学反应的发生我国的一些农村地区把Na2SO4·10H2O晶体和其他物质装在密闭包装袋中，白天放在阳光下暴晒，当温度达到25℃时，Na2SO4·10H2O晶体失水，溶解吸热；夜里气温下降，袋里的Na2SO4溶液结晶，重新析出水合晶体，释放热量，用于取暖；光解水制氢气续表能量转换方式转换原理实例光众多植物通过光合作用，将太阳辐射能转化为生光合作用3生物质能转换物质能。光生物质能转换的本质也是光化学能的转换下列有关太阳能利用的叙述不正确的是（）A.太阳能热水器是将光能转化为热能B.太阳能电池是将光能转化为电能C.光解水制氢气是将光能转化为化学能D.水力发电是将太阳能直接转化为机械能[解析]太阳能的利用方式分为直接利用和间接利用。直接利用太阳辐射能有四种基本方式：①光热转换（如太阳热水器、温室、地膜等）；②光电转换（如太阳能电池等）；③光化学能转换（如Na2SO4·10H2O晶体的溶解吸热和结晶放热、光解水等）；④光生物质能转换（如绿色植物的光合作用，其本质也是光化学能转换）。水力发电、矿物燃烧则是间接利用太阳能。[答案]D太阳能的利用1.下列关于能源和作为能源的物质的叙述中错误的是（）A.化石能源物质内部蕴藏着大量的能量B.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来C.物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能，为人类所利用D.吸热反应没有利用价值解析：选D。任何反应都有有利和不利的一面，如C＋CO2=====高温2CO是吸热反应，但在炼钢工业中可利用该反应得到更多的还原剂CO。2.天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的。因此我们可以采取的措施有①可利用电解水的方法得到氢气作能源；②可用酒精作能源；③砍伐树木作能源；④应开发太阳能、核能等新能源。上述说法中正确的是（）A.只有①B.①和④C.②和③D.②和④解析：选D。用电解水的方法生产氢气所需成本很高，不宜采用；酒精可由淀粉转化得到，属于可再生能源；砍伐树木作能源会极大地破坏森林，造成生态失衡；开发太阳能、核能等新能源具有广阔的前景。3.下列有关太阳能的利用方式以及列举的实例错误的是（）A.直接利用太阳辐射能的基本方式有四种：光热转换、光电转换、光化学能转换和4光生物质能转换B.太阳能热水器是一种光热转换方式C.绿色植物进行的光合作用，是一种光生物质能转换，它的本质是光化学能转换D.将电能通过用电器进行照明的过程是一种光电能转换过程解析：选D。光热转换、光电转换、光化学能转换和光生物质能转换是太阳能利用的基本方式。它们都是把光能转换成其他形式的能量的过程。D项是将电能转换成光能的过程。生物质能、氢能的利用一、生物质能的利用1.来源：植物及其加工产品所贮存的能量。2.利用方式（1）直接燃烧若用纤维素代表植物枝叶的主要成分，则其燃烧的化学方程式为（C6H10O5）n＋6nO2――→点燃6nCO2＋5nH2O。（2）生物化学转换①制沼气a.沼气的成分：主要是CH4，还含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。b.应用：制气体燃料和优质肥料。②制乙醇含糖类、淀粉较多的农作物，在催化剂作用下，经水解和细菌发酵，可以制得乙醇，化学反应方程式为（C6H10O5）n＋nH2O――→酶nC6H12O6，C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2↑。（3）热化学转换使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。二、氢能的开发与利用1.氢能的优点（1）完全燃烧放出的热量多。（2）原料是水，来源广。（3）燃烧产物是水，无污染。2.氢能的开发5（1）方法①在光分解催化剂存在下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气。②利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。③发现和应用贮氢合金。（2）困难：能耗高、贮存和运输困难等。1.判断正误（1）生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。（）（2）生物质通常包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、粪便等。（）（3）氢气、沼气等能源均属于生物质能的应用。（）（4）氢能是理想的“绿色能源”。（）答案：（1）√（2）√（3）×（4）√2.“绿色能源”是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热能、天然气等；二级能源中的电能、氢能等。下列能源属于“绿色能源”的是（）①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.①②⑤答案：D3.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括（）①原料来源广②易燃烧、热值高③储存方便④制备工艺廉价易行A.①②B.①③C.③④D.②④解析：选A。地球上有大量的水，可用水为原料制氢气；H2易燃烧，无污染，热值高，是一种高效、干净的新能源。但在利用氢燃料时，其储存和制备成本较高，到现在还不能大量使用。1.生物质能的利用生物质反应原理（或实例）能量转6能利用化方式直接燃烧用纤维素代表植物枝叶的主要成分，燃烧反应可表示为（C6H10O5）n＋6nO2――→点燃6nCO2＋5nH2O生物质能转化为热能生物化学转换将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧条件下，经过沼气细菌的作用，生成沼气，沼气可用作气体燃料（沼气的主要成分为CH4，还含有CO2、H2S、NH3、PH3等）。沼气燃烧可表示为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O生物质能转化为化学能，化学能再转化为热能用含糖类、淀粉较多的农作物为原料，在催化剂存在下，经水解和细菌发酵，可制得乙醇。乙醇可用作燃料。反应过程为（C6H10O5）n＋nH2O――→酶nC6H12O6，C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2↑，C2H5OH＋3O2――→点燃2CO2＋3H2O热化学转换使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的气体，如工业上用煤或焦炭作燃料生成水煤气：C＋H2O（g）=====高温CO＋H2；再如煤的干馏生物质能转化为化学能2.氢能是一种极为优越的新能源，其主要优点有①燃烧热值高，每千克氢气燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。②燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。③来源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。下列有关生物质能的说法正确的是（）A.生物质能是不可再生能源B.生物质能本质上是太阳能C.焚烧生活垃圾发电是将生物质能直接转化为电能D.玉米、高粱发酵制乙醇是生物质能的热化学转换[解析]生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，生物质能最终利用的结果：除释放能量外，还产生无污染的CO2和H2O，然后通过植物的光合作用，重新将太阳能转化为生物质能，因此生物质能是可再生的新能源，A项不正确。焚烧生活垃圾发电的能量转化过程是生物质能→热能→电能，C项不正确。含淀粉较高的农作物发酵制燃料乙醇是生物化学转换，D项不正确。7[答案]B生物质能、氢能的利用1.下列措施不符合节能减排的是（）A.大力发展火力发电，解决电力紧张问题B.在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水C.用石灰对煤燃烧后形成的烟气脱硫，并回收石膏D.用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气解析：选A。火力发电必须使用外界的能源，不节能，故A项不符；太阳能热水器，使用太阳能是节能的，B项符合；回收石膏，是充分利用原料的一种表现，C项符合；沼气作燃气，是节能的，D项符合。2.氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，目前仍处在研究、试验阶段，还未进入实用阶段，主要原因是（）A.氢气燃烧放出的热量低于相同质量的化石燃料，经济效益欠佳B.氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论C.氢气的制备耗能巨大，来源不丰富D.氢气贮存、运输等安全技术尚未完全成熟解析：选D。氢气的燃烧值仅次于核能等能源，不低于相同质量的化石燃料，经济效益欠佳说法错误。氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，因此从对环境的影响来评价，氢气已经是公认的“绿色能源”。氢气制备的来源是丰富的水资源。贮存、运输困难是导致氢能仍处于研究、试验阶段的主要原因。3.随着现代工业的发展，能源问题已经越来越引起人们的重视。科学家预言，未来最理想的燃料是绿色植物，即将植物的秸秆（主要成分是纤维素）用适当的催化剂作用水解成葡萄糖，再将葡萄糖转化为乙醇，用作燃料。（1）写出将绿色植物的秸秆转化为乙醇的化学方程式：________________________________________________________________________。（2）已知：C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1367kJ·mol－1。若某种植物的秸秆含纤维素为50%，由植物秸秆经过一系列转化得到乙醇原料的总利用率为80%，则用1000g秸秆为原料制得的乙醇燃烧所产生的热量为，与L甲烷完全燃烧产生的热量相当（标准状况下，1molCH4燃烧产生890kJ的热量）。解析：（1）本小题要求掌握化学中的转化关系：纤维素→葡萄糖→乙醇，并熟悉转化的化学方程式。（2）本小题是有关热化学方程式的计算：设1000g秸秆制得乙醇燃烧产生的热量为8x，与体积为y的标准状况下的甲烷完全燃烧产生的热量相当。（C6H10O5）n～2nC2H5OH～1367kJ·mol－1×2nmol162ng2734nkJ1000g×50%×80%x162ng1000g×50%×80%＝2734nkJx解得：x≈6750.6kJ；CH4～890kJ·mol－1×1mol22.4L890kJy6750.6kJ22.4Ly＝890kJ6750.6kJ解得：y≈170L。答案：（1）（C6H10O5）n＋nH2O――