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1、第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用考试标准考试标准知知识识条目条目学考要求学考要求选选考要求考要求(1)(1)太阳能开太阳能开发发利用的途径和利用的途径和方式方式a aa a(2)(2)生物生物质质能的利用途径能的利用途径a aa a(3)(3)氢氢能的能的优优点、开点、开发发与利用与利用,了解化石燃料的不可再生性及了解化石燃料的不可再生性及其其给环给环境境带带来的来的问题问题a aa a知识梳理知识梳理光合作用光合作用C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖COCO2 2热量热量C C6 6H H1212O O6
2、6-2 804 kJ-2 804 kJ molmol-1-1(2)(2)利用太阳能的一般方式利用太阳能的一般方式:直接利用和间接利用。直接利用和间接利用。直接利用中的能量转换方式直接利用中的能量转换方式:光能转换为光能转换为 ,如如:光合作用光合作用;光能光能转换为转换为 ,如如:太阳能热水器太阳能热水器;光能转换为光能转换为 ,如如:太阳能电池。太阳能电池。间接利用中的能量转换方式间接利用中的能量转换方式:光能转换为机械能光能转换为机械能,如如:水力发电水力发电;光能转光能转换为化学能换为化学能,如如:矿物燃料。矿物燃料。(3)(3)太阳能利用中存在的问题太阳能利用中存在的问题:太阳能吸热板
3、的装置费用昂贵太阳能吸热板的装置费用昂贵;太阳能太阳能的利用受季节和天气阴、晴等影响的利用受季节和天气阴、晴等影响;大部分太阳能都是在夏天收集大部分太阳能都是在夏天收集,如何如何把夏天收集的太阳能储存起来把夏天收集的太阳能储存起来,留存冬天使用留存冬天使用,仍然是一个有待解决的问题。仍然是一个有待解决的问题。化学能化学能热能热能电能电能(2)(2)生物化学转换生物化学转换制沼气。制沼气。2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2(3)(3)热化学转换热化学转换:使生物质在一定条件下发生化学反应使生物质在一定条件下发生化学反应,产生热值较高的可产生热值较高的可燃气体。燃气体。3.3
4、.氢能的优点、开发与利用氢能的优点、开发与利用(1)(1)氢能的优点氢能的优点氢氢气气完完全全燃燃烧烧放放出出的的热热量量是是等等质质量量汽汽油油完完全全燃燃烧烧放放出出热热量量的的3 3倍倍多多,。热值高热值高原料是水原料是水,来源来源 。燃烧产物是水燃烧产物是水,无无 。(2)(2)氢能产生与利用的途径氢能产生与利用的途径广广污染污染化学化学电电电电化学化学太阳能太阳能(3)(3)氢能的开发与利用氢能的开发与利用在光分解催化剂存在下在光分解催化剂存在下,在特定的装置中在特定的装置中,利用利用 分解水制氢气。分解水制氢气。利用利用 等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。等低等植物和
5、微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。太阳能太阳能蓝绿藻蓝绿藻发现和应用发现和应用 合金合金,解决氢气的贮存和运输问题。解决氢气的贮存和运输问题。4.4.了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题(1)(1)煤、石油燃烧时煤、石油燃烧时,常发生不完全燃烧常发生不完全燃烧,排放出大量烟尘和排放出大量烟尘和COCO。(2)(2)某些化石燃料燃烧排放出的废气中含某些化石燃料燃烧排放出的废气中含SOSO2 2和氮氧化物和氮氧化物,直接排放到大气直接排放到大气中会污染空气并形成酸雨。中会污染空气并形成酸雨。(3)(3)有些煤中灰分含量大、水分多、热效率较低。有
6、些煤中灰分含量大、水分多、热效率较低。【学有所思学有所思】当今需开发的新能源有哪些当今需开发的新能源有哪些?答答案案:氢氢能能、太太阳阳能能、核核能能、风风能能、水水能能、地地热热能能、生生物物质质能能、潮潮汐汐能等。能等。贮氢贮氢核心突破核心突破突破突破1:1:太阳能的利用太阳能的利用太阳能是地球上最根本的能源太阳能是地球上最根本的能源,太阳能每年辐射到地球表面的能量约为太阳能每年辐射到地球表面的能量约为5105109 9 kJ,kJ,相当于目前全世界能耗的相当于目前全世界能耗的13 00013 000倍倍,可谓可谓“取之不尽取之不尽,用之不竭用之不竭”。【典例典例1 1】下列属于直接利用太
7、阳辐射能的方式是下列属于直接利用太阳辐射能的方式是()光光热转换热转换光光电转换电转换光光化学能转换化学能转换 光光生物质能转换生物质能转换A.A.仅仅 B.B.仅仅C.C.仅仅 D.D.解析解析:光光热转换是利用太阳辐射能加热物体而获得热能热转换是利用太阳辐射能加热物体而获得热能;光光电转换电转换是利用太阳辐射能是利用太阳辐射能,通过光电效应获得电能通过光电效应获得电能;光光化学能转换是将太阳化学能转换是将太阳辐射能转化为化学能贮存起来辐射能转化为化学能贮存起来;光光生物质能转换是将太阳辐射能通过生物质能转换是将太阳辐射能通过植物的光合作用转化为生物质能植物的光合作用转化为生物质能,因此因此
8、均属于直接利用太阳辐均属于直接利用太阳辐射能的方式。射能的方式。D D【对点训练对点训练1 1】下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能B.B.光光热转换是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的利用太阳热转换是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的利用太阳能的形式能的形式C.C.氢气之所以被称为氢气之所以被称为“绿色能源绿色能源”是因为它燃烧的产物不会污染环境是因为它燃烧的产物不会污染环境D.D.人类利用的能源都是通过化学反应获得的人类利用的能源都是通过化学反应获得的解析解析
9、:化石燃料是远古时期生物体吸收利用太阳能化石燃料是远古时期生物体吸收利用太阳能,经过非常复杂的过程经过非常复杂的过程和漫长的时间形成和漫长的时间形成,故故A A正确正确;光光热转换技术成熟、成本低廉热转换技术成熟、成本低廉,应用广泛应用广泛,故故B B正确正确;氢气燃烧后生成水氢气燃烧后生成水,不会污染环境且氢气是可再生能源不会污染环境且氢气是可再生能源,故是理故是理想的燃料想的燃料,故故C C正确正确;人类利用的能源有的通过化学反应得到人类利用的能源有的通过化学反应得到,有的不通过有的不通过化学反应也可得到化学反应也可得到,故故D D不正确。不正确。D D【归纳总结归纳总结】能量之间的转化关
10、系能量之间的转化关系突破突破2:2:生物质能的利用生物质能的利用1.1.生物质能的来源和种类。生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。生物质能的来源和种类。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、生物质能包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。动物粪便等。2.2.生物质能的含义。生物质能是太阳能以化学能贮存在生物体内的一种能量生物质能的含义。生物质能是太阳能以化学能贮存在生物体内的一种能量形式形式,一种以生物质为载体的能量一种以生物质为载体的能量,直接或间接来源于植物的光合作用。直接或间接来
11、源于植物的光合作用。3.3.生物质能的优缺点。优点生物质能的优缺点。优点:提供廉价和清洁的能源。大量生活垃圾经过垃提供廉价和清洁的能源。大量生活垃圾经过垃圾处理厂处理圾处理厂处理,将其中的生物质能转化为热能、电能将其中的生物质能转化为热能、电能,减轻了垃圾占地给城市减轻了垃圾占地给城市造成的压力造成的压力,大大地改善了城市环境大大地改善了城市环境,增加了市民的环保意识。缺点增加了市民的环保意识。缺点:利用规利用规模小模小;植物仅能将少量的太阳能转化为生物质能植物仅能将少量的太阳能转化为生物质能;单位土地面积的有机物能量单位土地面积的有机物能量偏低偏低;缺乏适合栽种植物的土地。缺乏适合栽种植物的
12、土地。4.4.生物质能的利用方式。生物质能的利用方式。直接燃烧直接燃烧,缺点是生物质能的转化率低缺点是生物质能的转化率低;生物化生物化学转化学转化:a.:a.利用植物的秸秆、枝叶、杂草等制取沼气利用植物的秸秆、枝叶、杂草等制取沼气;b.;b.用含糖类、淀粉较多用含糖类、淀粉较多的农作物为原料制取乙醇的农作物为原料制取乙醇;热化学转化热化学转化:生物质能生物质能 可燃性可燃性气体。气体。【典例典例2 2】下列有关能源的说法不正确的是下列有关能源的说法不正确的是()A.A.煤、石油、天然气、氢能中煤、石油、天然气、氢能中,氢能是可再生能源氢能是可再生能源B.B.生物质能包括农业废弃物、水生植物、油
13、料植物、城市与工业有机废弃物、生物质能包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等动物粪便等C.C.贮氢合金的发现和应用贮氢合金的发现和应用,解决了氢气贮存、运输的难题解决了氢气贮存、运输的难题D.D.生物质能通过直接燃烧产生热量生物质能通过直接燃烧产生热量,能量利用效率较高能量利用效率较高解析解析:煤、石油、天然气、氢能中煤、石油、天然气、氢能中,氢能是可再生能源氢能是可再生能源,A,A正确正确;生物质能生物质能包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等物粪便等,B,B正确正确;贮氢
14、合金的发现和应用贮氢合金的发现和应用,解决了氢气贮存、运输的难解决了氢气贮存、运输的难题题,C,C正确正确;生物质能可以通过燃烧、发电等形式实现能量的转化生物质能可以通过燃烧、发电等形式实现能量的转化,但其但其中直接燃烧不但污染严重中直接燃烧不但污染严重,而且能量转化率也低而且能量转化率也低,D,D不正确。不正确。D D【对点训练【对点训练2 2】下列对于城市废弃物中生物质能的利用不合理的是下列对于城市废弃物中生物质能的利用不合理的是()A.A.把废弃物拉到乡下找个地方埋掉把废弃物拉到乡下找个地方埋掉B.B.对废弃物进行处理后焚烧对废弃物进行处理后焚烧,利用产生的热能供热和发电利用产生的热能供
15、热和发电C.C.把废弃物进行生物化学转化获取甲烷把废弃物进行生物化学转化获取甲烷D.D.让废弃物在一定条件下发生化学反应让废弃物在一定条件下发生化学反应,产生热值较高的可燃性气体产生热值较高的可燃性气体解析解析:将城市废弃物填埋是将生物质能白白浪费的一种做法将城市废弃物填埋是将生物质能白白浪费的一种做法,并且还会污并且还会污染土壤。染土壤。A A突破突破3:3:氢能的开发与利用氢能的开发与利用1.1.氢气作为能源的优点。氢气作为能源的优点。热值高热值高;氢是自然界存在的最普遍的元素氢是自然界存在的最普遍的元素;燃燃烧性能好烧性能好;氢气本身无毒氢气本身无毒,燃烧产物为水燃烧产物为水,不会污染环
16、境不会污染环境,是最洁净的能源是最洁净的能源;氢的热值高氢的热值高;氢能利用形式多。氢能利用形式多。2.2.生产氢气的方法。生产氢气的方法。电解水法电解水法,其缺点是消耗大量电能其缺点是消耗大量电能;在光分解催化剂在光分解催化剂存在时存在时,在特定装置中在特定装置中,利用太阳能分解水制备利用太阳能分解水制备;利用蓝绿藻低等植物和微利用蓝绿藻低等植物和微生物在阳光作用下使水分解释放出氢气。生物在阳光作用下使水分解释放出氢气。3.3.氢能利用的关键。氢能利用的关键。制备氢气的耗能问题制备氢气的耗能问题;氢气的储存和运输问题氢气的储存和运输问题;氢氢燃料电池技术上的突破燃料电池技术上的突破;直接用氢
17、气作汽车燃料有许多技术问题要解决直接用氢气作汽车燃料有许多技术问题要解决;要考虑和解决氢能源普遍使用可能对环境产生的负面影响要考虑和解决氢能源普遍使用可能对环境产生的负面影响;需要投入大量需要投入大量资金进行氢能源研究。资金进行氢能源研究。【典例典例3 3】氢能是一种既高效又干净的新能源氢能是一种既高效又干净的新能源,发展前景良好发展前景良好,用氢作能源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“超越三号超越三号”,已达到世界先进水平已达到世界先进水平,并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的并加快向产
18、业化的目标迈进。氢能具有的优点包括优点包括()原料来源广原料来源广易燃烧、热值高易燃烧、热值高储存方便储存方便制备工艺廉价易行制备工艺廉价易行A.A.B.B.C.C.D.D.解析解析:地球上有大量的水地球上有大量的水,可用水为原料制取氢气。可用水为原料制取氢气。H2H2易燃烧易燃烧,无污染无污染,热值高热值高,是一种高效、干净的新能源是一种高效、干净的新能源,但在利用氢燃料时但在利用氢燃料时,其储存和制备其储存和制备成本较高成本较高,到现在还不能大量使用。到现在还不能大量使用。A A【对点训练对点训练3 3】有效有效“减碳减碳”的手段之一是节能的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的下列制氢方法
19、最节能的是是()解析解析:电解水或高温使水分解都要消耗大量的电能或热能电解水或高温使水分解都要消耗大量的电能或热能,天然气本身是天然气本身是一种不可再生的化石燃料一种不可再生的化石燃料,用它制氢气用它制氢气,除了消耗能源物质外除了消耗能源物质外,反应所需反应所需要的高温条件要的高温条件,也需要额外消耗大量的能源也需要额外消耗大量的能源。D D【归纳总结归纳总结】(1)(1)再生能源再生能源在自然界中可以不断再生在自然界中可以不断再生,并有规律地得到补充的能源。如并有规律地得到补充的能源。如太阳能、风能、地热能、生物质能等。太阳能、风能、地热能、生物质能等。(2)(2)非再生能源非再生能源经过亿
20、万年形成经过亿万年形成,短时期无法恢复或循环再生的能源。如短时期无法恢复或循环再生的能源。如煤炭、石油、天然气、核燃料等。煤炭、石油、天然气、核燃料等。考点精练考点精练1.1.下列不属于化石燃料的是下列不属于化石燃料的是()A.A.煤煤 B.B.石油石油C.C.天然气天然气D.D.甲醇甲醇D D解析解析:化石燃料包括煤、石油、天然气等化石燃料包括煤、石油、天然气等,甲醇不属于化石燃料。甲醇不属于化石燃料。2.2.下列有关太阳能的说法不正确的是下列有关太阳能的说法不正确的是()A.A.太阳能以光波形式传送到地面太阳能以光波形式传送到地面B.B.化石燃料蕴藏的能源来自太阳能化石燃料蕴藏的能源来自太
21、阳能C.C.太阳能是洁净能源太阳能是洁净能源,不污染环境不污染环境D.D.食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源解析解析:食用植物体内的淀粉、蛋白质等物质是将化学能除转化为热能食用植物体内的淀粉、蛋白质等物质是将化学能除转化为热能,再再被利用被利用。D D3.3.人类将在未来几十年内逐渐由人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代碳素燃料文明时代”过渡至过渡至“太阳能文太阳能文明时代明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态包括风能、生物质能等太阳能的转换形态),),届时人们将适应届时人们将适应“低碳经济低碳经济”和和“低碳生活低碳生活”
22、,下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.煤、石油和天然气都属于碳素燃料煤、石油和天然气都属于碳素燃料B.B.发展太阳能经济有助于减缓温室效应发展太阳能经济有助于减缓温室效应C.C.太阳能电池可将太阳能转化为电能太阳能电池可将太阳能转化为电能D.D.目前研究的菠菜蛋白质目前研究的菠菜蛋白质“发电发电”不属于太阳能文明不属于太阳能文明解析解析:煤、石油、天然气都是有机物煤、石油、天然气都是有机物,属于碳素燃料属于碳素燃料,A,A正确正确;发展太阳能可发展太阳能可以减少化石燃料的使用以减少化石燃料的使用,减少减少COCO2 2的排放的排放,B,B正确正确;太阳能电池可将太阳能转太阳能电池可
23、将太阳能转化为电能化为电能,C,C正确正确;菠菜中的蛋白质是间接利用太阳能合成的菠菜中的蛋白质是间接利用太阳能合成的,研究菠菜蛋研究菠菜蛋白质白质“发电发电”属于太阳能文明属于太阳能文明,D,D不正确。不正确。D D4.4.生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说质内部的能量。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说法不正确的是法不正确的是()A.A.农村通过杂草和动物的粪便发酵制沼气农村通过杂草和动物的粪便发酵制沼气,沼气的主要成分是甲烷沼气的
24、主要成分是甲烷B.B.全国推广使用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生全国推广使用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生C.C.为减小对化石燃料的依赖为减小对化石燃料的依赖,可在农村大量燃烧秸秆可在农村大量燃烧秸秆D.D.开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展解析解析:大量燃烧秸秆大量燃烧秸秆,可产生严重污染可产生严重污染,浪费生物质能。浪费生物质能。C C5.5.阅读下面的叙述阅读下面的叙述,回答有关问题。回答有关问题。“生物质生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。作为人类解决能源危是指由植物或动物生命体衍生得到的物质
25、的总称。作为人类解决能源危机重要途径之一的机重要途径之一的“生物质能生物质能”,主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学技术所改变。技术所改变。(1)(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础,目前目前,全球仍主要处于化石全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是能源时期。下列不属于化石能源的是(填字母序号填字母序号,下同下同)。A.A.石油石油B.
26、B.煤煤C.C.天然气天然气D.D.生物质能生物质能(2)(2)下面有关下面有关“生物质能生物质能”的说法的说法,不正确的是不正确的是。A.A.利用生物质能就是间接利用太阳能利用生物质能就是间接利用太阳能B.B.生物质能是可再生的能源生物质能是可再生的能源C.C.生物质能是解决农村能源问题的主要途径生物质能是解决农村能源问题的主要途径D.D.生物质能的缺点是严重污染环境生物质能的缺点是严重污染环境(3)(3)沼气是有机废弃物沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在隔绝空气的条在隔绝空气的条件下发酵分解而成的气体件下发酵分解而成的气体,主要成分是甲烷。农
27、村沼气池中发酵后的池底剩主要成分是甲烷。农村沼气池中发酵后的池底剩余物是很好的沤肥。下面有关叙述中余物是很好的沤肥。下面有关叙述中,错误的是错误的是。A.A.沼气是一种清洁的能源沼气是一种清洁的能源B.B.使用沼气作能源可以保护森林使用沼气作能源可以保护森林C.C.使用沼气给农民的生活带来了不便使用沼气给农民的生活带来了不便D.D.使用沼气是对化学能的充分利用使用沼气是对化学能的充分利用解析解析:(1)(1)煤、石油、天然气都属于化石能源煤、石油、天然气都属于化石能源,生物质能不是生物质能不是,故选故选D D。(2)(2)生物质具有的能量是植物光合作用形成的生物质具有的能量是植物光合作用形成的,故故A A正确正确;生物质能取之不生物质能取之不尽、用之不竭尽、用之不竭,是可再生能源是可再生能源,故故B B正确正确;农村有丰富的生物质能农村有丰富的生物质能,故故C C正确正确;生物质能不污染环境生物质能不污染环境,相反能减少污染相反能减少污染,故故D D不正确。不正确。答案答案:(1)D(1)D(2)D(2)D(3)C(3)C