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1、第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用1通过过交流与讨论讨论 ，认识认识 太阳能、生物质质能、氢氢能利用的现现状，了解开发发利用太阳能的广阔阔前景和尚未攻克的一些技术术难题难题 。2通过对氢过对氢 能开发发与利用的讨论讨论 ，认识认识 开发发、利用高能洁净洁净能源的重要性和迫切性。1你知道生活中都是怎样样利用太阳能的吗吗？提示 植物的光合作用，太阳能热热水器，地膜覆盖、大棚种植农农作物，太阳能电电池等。2农农村沼气池中产产生的气体主要成分是什么？提示 甲烷。3你知道怎样样制取氢氢气吗吗？提示 活泼泼金属与酸反应应、水的电电解等。笃学一 太阳能的利用 太阳能光热热辐辐射化学 石油天然气煤太阳间间
2、接氢氢气笃学二 生物质能的利用 植物加工产产品1.氢能的优点 (1)制取H2的原料是 ，资资源不受限制；(2)H2的燃烧产烧产 物是水，不会 ，是理想的 ，氢氢气被人们们看做是理想的“ ”；(3)H2的 高，完全燃烧烧放出的热热量是等质质量汽油的3倍多。笃学三 氢能的开发和利用水污污染环环境清洁洁燃料绿绿色能源热值热值CO3H2COH22H2O22H2O2微生物【慎思1】 什么是化石燃料？燃烧烧化石燃料有何利弊？提示 煤、石油、天然气属于化石燃料，是由远远古生物被埋在地下经历经历 几百万年演变变而来的，主要由碳、氢氢元素组组成，还还含有少量硫、磷、氮等元素。好处处：开采方便、利用方便，可直接燃
3、烧烧等。弊端：不可再生资资源越用越少，能源利用率低，单单位产值产值 能耗高，污污染环环境。【慎思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，植物体内的叶绿绿素把水、二氧化碳转转化为为葡萄糖，进进一步生成淀粉、纤维纤维 素，实现实现 光能到化学能的转转化。【慎思3】 生物质质能的来源是什么？包括哪些物质质？怎样样利用这这些生物质质能？提示 生物质质能来源于植物及其加工产产品所贮贮存的能量。包括：农业废农业废 弃物(秸秆、枝叶等)、水产产植物、油料植物、有机废废弃物、动动物粪粪便等。利用：直接燃烧烧、转转化为为化学能(如制成沼气)、热热化学转换转换 (在汽化炉内与水、空气反
4、应应生成燃气)。【慎思4】 为什么氢氢气被人们们看做是理想的“绿绿色能源”？提示 等质质量的氢氢气燃烧烧放出的热热量多，原料来源丰富，而且燃烧产烧产 物是水，无污污染。人类类和动动物对对太阳能的利用方式可分为为直接利用和间间接利用，直接利用太阳能的方式可分为为：太阳能的利用 能量转换转换 方式转换转换 原理实实例光热转热转 化利用太阳辐辐射能加热热物体而获获得热热能地膜、大棚、温室、太阳能热热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉光电电转转化光热热电转电转 化利用太阳辐辐射能发电发电 ，一般由太阳能集热热器发发电电，太阳能集热热器吸收的热热量使水转转化为为水蒸气，再驱动驱动 汽轮轮机发发电电太阳能发电
5、发电 站光电电直接转转化利用光电电效应应，将太阳辐辐射能直接转转化为电为电能。太阳能电电池光 化学 能的 转转化利用太阳 辐辐射能促 使一些化 学反应应的 发发生我国的农农村地区把Na2SO410H2O晶体和其他 物质质装在密闭闭包装袋中，白天放在阳光下暴晒 ，当温度达到25 时时，Na2SO410H2O晶体失 水，溶解吸热热，夜里气温下降，袋里的硫酸钠钠 溶液结结晶，重新析出水合晶体，释释放热热量， 用于取暖。 光解水制氢氢气光生物 质质能转转化众多植物通过过光合作用，将太阳辐辐射 能转转化为为生物质质能。光生物质质能的 转转化本质质也是光化学能的转转化。光合作用【例1】下列有关太阳能利用的
6、叙述不正确的是( )。A太阳能热热水器是将光能转转化为热为热 能B太阳能电电池是将光能转转化为电为电 能C光解水制氢氢气是将光能转转化为为化学能D水力发电发电 是将太阳能直接转转化为为机械能解析 太阳能的利用方式分为为直接利用和间间接利用。直接利用太阳辐辐射能有四种基本方式：光热转换热转换 ；光电转电转换换；光化学能转换转换 ；光生物质质能转换转换 。水力发电发电、矿矿物燃料则则是间间接利用太阳能。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】为防止大气污污染、节约节约 燃料、缓缓解能源危机，专专家指出，对对燃烧产烧产 物如CO2、
7、H2O、N2等利用太阳能最终转终转 化为为( )。A生物能 B化学能 C热热能 D电电能 解析 关键键信息是据图图示可知CO2、H2O、N2利用太阳能使它们们重新组组合为为可燃物，而可燃物燃烧烧后转转化为为燃烧产烧产 物并放出热热量，产产物又结结合太阳能转转化为为燃料，如此循环环可知太阳能最终终转转化为热为热 能。答案 C1生物质能(1)优点：可再生，低污污染。(2)缺点：植物仅仅能将极少量的太阳能转转化为为化学能；存在很分散，热值较热值较 低；体积积大而不易运输输；生物质质的水分偏多。(3)利用方式：直接燃烧烧、生物化学转换转换 、热热化学转换转换 等。生物质能和氢能的利用 2氢能(1)优点
8、：制取H2的原料是水，资资源不受限制；H2的燃烧产烧产 物是水，不会污污染环环境。氢氢能是理想的清洁洁燃料，氢氢气被人们们看做是理想的“绿绿色能源”；H2的热值热值 高，完全燃烧烧放出的热热量是等质质量汽油的3倍多。(2)利用方式：直接燃烧烧，化学能转转化为热为热 能；制成燃料电电池，用高压氢压氢 气、氧气制作氢氢氧燃料电电池也是氢氢能源利用的一种重要方式。化学能转转化为电为电 能，制成燃料电电池与直接燃烧烧相比，能量利用率要高得多；通过氢过氢 的热热核反应应，化学能转转化为为核能。如用H、H制成氢氢弹弹。(3)开发发方式：以天然气、石油和煤为为原料，在高温下与水蒸气反应应制得；电电解水制得；
9、光解水制得；生物质质汽化制得等。(4)尚未完全解决的难题难题 ：如何廉价地获获取氢氢气：寻寻找一种催化剂剂并利用太阳能分解水是最佳制氢氢气方案；如何安全地贮贮存氢氢气：氢氢气难难液化(253 )，易扩扩散，易着火，液氢贮氢贮 存难难度大且不安全。利用贮氢贮氢 合金可以解决氢氢气的贮贮存问题问题 ；如何开发发高效的燃料电电池。【例2】氢能是一种应应用前景非常诱诱人的新能源，目前仍处处在研究、试验阶试验阶 段，还还未进进入普及阶阶段，主要原因是( )。A氢氢气燃烧烧放出的热热量低于相同质质量的化石燃料，经济经济 效益欠佳B氢氢气燃烧对环烧对环 境影响的评评价问题问题 尚无定论论C氢氢气的制备备耗能
10、巨大，廉价制氢氢技术术尚未成熟D氢氢气燃烧烧易爆炸解析 氢氢气的热值热值 高于化石燃料的热值热值 ，经济经济 效益欠佳是错误错误的。氢氢气燃烧产烧产 物是水，对环对环 境无污污染，因此对环对环 境影响的评评价已经经是公认认的“绿绿色能源”。 制备备耗能巨大、廉价制氢氢技术术尚未成熟是导导致氢氢能仍处处于研究、试验阶试验阶 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】下列有关生物质质能的说说法正确的是( )。A. 生物质质能是不可再生能源B. 生物质质能本质质上是太阳能C. 焚烧烧生活垃圾发电发电 是将生物质质能直接转转化为电为电
11、能D玉米、高粱发发酵制乙醇是生物质质能的热热化学转换转换解析 生物质质能来源于植物及其加工产产品所贮贮存的能量，生物质质能利用的最终产终产 物一般是无污污染的CO2和H2O，通过过植物的光合作用，重新将太阳能又转转化为为生物质质能，因此生物质质能是可再生的新能源，生物质质的能量来源于太阳能，A项错误项错误 ， B项项正确；焚烧烧生活垃圾发电发电 的能量转转化过过程是：生物质质能热热能电电能，C不正确。含淀粉较较高的农农作物发发酵制燃料乙醇是生物化学转换转换 ，D不正确。答案 B【案例】 我国未来将建立太空空间间站，现设计现设计 了如下充 分利用太阳能的工作原理示意图图：请请回答下列问题问题 ：
12、(1)从能量转换转换 角度看，发发生了_，其基本装置是_，此时时空间间站处处于_(填“向日面”或“背日面”)。(2)要使空间间站上的水分解顺顺利进进行，要解决的关键问题键问题是_，氢储氢储 罐中可选择选择 _来贮贮存氢氢气。(3)若燃料电电池中的电电解质质溶液是KOH溶液，则负则负 极的电电极反应应式为为_。(4)该该工作原理有哪些优优点？_。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
