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1、第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用,1通过交流与讨论，认识太阳能、生物质能、氢能利用的现状，了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。 2通过对氢能开发与利用的讨论，认识开发、利用高能洁净能源的重要性和迫切性。,1你知道生活中都是怎样利用太阳能的吗？ 提示植物的光合作用，太阳能热水器，地膜覆盖、大棚种植农作物，太阳能电池等。 2农村沼气池中产生的气体主要成分是什么？ 提示甲烷。 3你知道怎样制取氢气吗？ 提示活泼金属与酸反应、水的电解等。,笃学一 太阳能的利用,太阳能,光,热,辐射,化学,石油,天然气,煤,太阳,间接,氢气,笃学二 生物质能的利用,植物,加工产品,1.氢能的优点
2、 (1)制取H2的原料是 ，资源不受限制； (2)H2的燃烧产物是水，不会 ，是理想的 ，氢气被人们看做是理想的“ ”； (3)H2的 高，完全燃烧放出的热量是等质量汽油的3倍多。,笃学三 氢能的开发和利用,水,污染环境,清洁燃料,绿色能源,热值,CO3H2,COH2,2H2O2,2H2O2,微生物,【慎思1】 什么是化石燃料？燃烧化石燃料有何利弊？ 提示煤、石油、天然气属于化石燃料，是由远古生物被埋在地下经历几百万年演变而来的，主要由碳、氢元素组成，还含有少量硫、磷、氮等元素。好处：开采方便、利用方便，可直接燃烧等。弊端：不可再生资源越用越少，能源利用率低，单位产值能耗高，污染环境。 【慎思
3、2】 大自然是如何利用太阳能的？ 提示植物的光合作用，在阳光照射下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进一步生成淀粉、纤维素，实现光能到化学能的转化。,【慎思3】 生物质能的来源是什么？包括哪些物质？怎样利用这些生物质能？ 提示生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。包括：农业废弃物(秸秆、枝叶等)、水产植物、油料植物、有机废弃物、动物粪便等。利用：直接燃烧、转化为化学能(如制成沼气)、热化学转换(在汽化炉内与水、空气反应生成燃气)。 【慎思4】 为什么氢气被人们看做是理想的“绿色能源”？ 提示等质量的氢气燃烧放出的热量多，原料来源丰富，而且燃烧产物是水，无污染。,人类和动物对太
4、阳能的利用方式可分为直接利用和间接利用，直接利用太阳能的方式可分为：,太阳能的利用,【例1】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：光热转换；光电转换；光化学能转换；光生物质能转换。水力发电、矿物燃料则是间接利用太阳能。 答案D,考查学生对太阳能利用的掌握情况，使学生能理解太阳能的利用方式，熟练掌握能量的转换形式。,【体验1】为防止大气污染、节约燃料、缓解能源危机，专家指出，
5、对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能最终转化为 ()。 A生物能 B化学能 C热能 D电能,解析关键信息是据图示可知CO2、H2O、N2利用太阳能使它们重新组合为可燃物，而可燃物燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。 答案C,1生物质能 (1)优点：可再生，低污染。 (2)缺点：植物仅能将极少量的太阳能转化为化学能；存在很分散，热值较低；体积大而不易运输；生物质的水分偏多。 (3)利用方式：直接燃烧、生物化学转换、热化学转换等。,生物质能和氢能的利用,2氢能 (1)优点： 制取H2的原料是水，资源不受限制； H2的燃烧产物是水，不
6、会污染环境。氢能是理想的清洁燃料，氢气被人们看做是理想的“绿色能源”； H2的热值高，完全燃烧放出的热量是等质量汽油的3倍多。,(2)利用方式： 直接燃烧，化学能转化为热能； 制成燃料电池，用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池也是氢能源利用的一种重要方式。化学能转化为电能，制成燃料电池与直接燃烧相比，能量利用率要高得多； 通过氢的热核反应，化学能转化为核能。如用H、H制成氢弹。 (3)开发方式： 以天然气、石油和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得；电解水制得；光解水制得；生物质汽化制得等。,(4)尚未完全解决的难题： 如何廉价地获取氢气：寻找一种催化剂并利用太阳能分解水是最佳制氢气方案； 如何安全
7、地贮存氢气：氢气难液化(253 )，易扩散，易着火，液氢贮存难度大且不安全。利用贮氢合金可以解决氢气的贮存问题； 如何开发高效的燃料电池。,【例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，还未进入普及阶段，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，廉价制氢技术尚未成熟 D氢气燃烧易爆炸,解析氢气的热值高于化石燃料的热值，经济效益欠佳是错误的。氢气燃烧产物是水，对环境无污染，因此对环境影响的评价已经是公认的“绿色能源”。 制备耗能巨大、廉价制氢技术尚未成熟是导致氢能仍处于研究、
8、试验阶段的根本原因。 答案C,使学生能熟练掌握生物质能、氢能的优点以及利用方式、发展前景、面临的问题等。,【体验2】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，生物质能利用的最终产物一般是无污染的CO2和H2O，通过植物的光合作用，重新将太阳能又转化为生物质能，因此生物质能是可再生的新能源，生物质的能量来源于太阳能，A项错误， B项正确；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不正确。
9、含淀粉较高的农作物发酵制燃料乙醇是生物化学转换，D不正确。 答案B,【案例】 我国未来将建立太空空间站，现设计了如下充 分利用太阳能的工作原理示意图：,请回答下列问题： (1)从能量转换角度看，发生了_，其基本装置是_，此时空间站处于_(填“向日面”或“背日面”)。 (2)要使空间站上的水分解顺利进行，要解决的关键问题是_，氢储罐中可选择_来贮存氢气。 (3)若燃料电池中的电解质溶液是KOH溶液，则负极的电极反应式为_。 (4)该工作原理有哪些优点？_。,解析由工作原理示意图可看出向空间站提供电能的方式有两种：是光电转换向空间站提供电能；是经过光分解水生成H2和O2，再由氢氧燃料电池向空间站提供电能。系统中水可以循环使用。光电直接转换在太阳能电池中进行。氢氧燃料电池中负极的电极反应为氢气的失电子反应。注意：在碱性条件下，负极的电极反应不能写成：H22e=2H，而应写为：H22OH2e=2H2O。,答案(1)光电直接转换太阳能电池向日面 (2)寻找高效光分解水的催化剂储氢合金 (3)H22OH2e=2H2O (4)把向日时的太阳能储存起来，留待背日时使用；水循环使用等,