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1、第17章 能源与可持续发展 【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23 【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按生成年代能源家族 化石能源 生物质能分类按获得途径 一次能源 二次能源能源与可持续发展按再生与否 不可再生能源 可再生能源 原子与原子核核能 定义：原子核分裂或聚合时释放出的惊人能量 核
2、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核能致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是链式反应聚变 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裂变和聚变的应用 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能 太阳中轻核聚变辐射的核能 辐射方式：光和热 生物
3、质能来自于太阳能太阳能 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 于太阳能间接利用 利用生物质能、风能、水能太阳能的利用 利用化石能源直接利用 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 主要能源柴薪能源第一次能源革命 持续时间1万年可持续性 过度依赖水土流失和沙漠化能源与可持续发展 适当利用可再生 贡献积累了悠久的人类文明 起始蒸汽机的发明能源革命 主要能源化石能源第二次能源革命可持续性 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第三次能源革命 以核能为代表 能大规模替代
4、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 空气污染能耗对环境影响 废物能源与可持续发展 有害辐射 水土流失 足够丰富未来理想能源的四个条件 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日 在水、面粉、石油、铁块、天然气、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，所以都是能源物质通常情况下铁块不能提供能量，所以不是能源煤、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
5、，属于生物质能 答案： 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
6、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，上面安装大容量的太阳电池，如图1739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开发和利用太阳能的优点有很多，例如：太阳能十分巨大，仅1 h到达地球的大阳能，就比目前全世界
7、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
8、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
9、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，
10、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5000 cm3，20的水，记录下当时的气量表的示数是 13473 m3，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13487 m3，需时24 min小明查到天然气的热值约为40107Jm3，单价 22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，c水42103J(kg) (2)小明又取相同的水在电磁炉上加热，使用功率为1000 W档正常工作，将水加热至沸腾，需时30 min扬州的电费价格为05元度使用电磁炉烧开这壶水，需消耗多少
11、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 解：(1)mV1 gcm35000 cm35000 g5 kg Q吸cm(tt0)42103J(kg)5 kg(10020)168106J Q放40107Jm3(13487 m313473 m3)56106J Q吸Q放0330 (2)消耗的电能WPt1 kW05 h05 kWh，花费的电费05度05元度025元 (3)建议使用电磁炉电磁炉效率Q吸W9330天然气费用(13487 m313473 m3)22元m3031元025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
12、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1740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
13、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1741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
