《最新 化学苏教必修2讲义：专题2 化学反应与能量转化 第4单元》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新 化学苏教必修2讲义：专题2 化学反应与能量转化 第4单元（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、最新精品文档 最新精品文档 最新精品文档第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用学习目标核心素养建构1.通过交流与讨论，认识太阳能、生物质能、氢能利用的现状。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。知 识 梳 理一、太阳能的利用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 间接利用化石燃料太阳能间接转化为化学能 水力发电太阳能间接转化为机械能 和电能【自主思考】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
2、，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。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，植物体内的叶绿素将水、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。3直接利用太阳能的方式有哪些？提示直接利用太阳辐射能，主要方式有：光热转换，如太阳能热水器等；光电转换，如太阳能电池等；光化学能转换；光生物质能转换。二、生物质能的利用生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。1直接燃烧用纤维素代表植物枝叶的主要成分，燃烧反应为：(C6H10O5)n
3、6nO26nCO25nH2O。2生物化学转换用含糖类、淀粉较多的农作物为原料制乙醇，其化学反应方程式：(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6、C6H12O62C2H5OH2CO2。制得的乙醇可作为燃料。3热化学转换使生物质能在一定条件下转换为热值较高的可燃气体。【自主思考】4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)、水生植物、油料植物、有机废弃物、动物粪便等。利用：直接燃烧、生物化学转换(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)。三、氢能的开发与利用1以天然气、石油和煤为
4、原料，高温下与水蒸气反应：CH4H2O(g)CO3H2；CH2O(g)COH2。2电解水：2H2O2H2O2。3使用催化剂，利用太阳能分解水：2H2O2H2O2。4利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气。【自主思考】5通过初中化学的学习，我们就知道了氢能是最好的洁净、高效的新型能源，你知道其中的原因吗？氢能有什么优点呢？提示氢能的三大优点：(1)热值高；(2)来源广；(3)无污染。6氢能是一种理想的、极有前途的二次能源，它被人们视为理想的“绿色能源”。现在有几种生产氢能的方式？这些方式有哪些优点和缺点？提示目前人类制取氢气的方法有：(1)以天然气、石油和煤为原料，在高温下与水
5、蒸气反应或用部分氧化法制氢气。此法消耗大量不可再生的能源。(2)电解水制氢气。该方法制备氢气的条件比较简单，对环境也不会造成污染，但用该方法来制备氢气需要消耗大量的电能，生产成本太高。(3)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。7举例说明氢能的利用有哪些途径？提示(1)氢气燃烧放热(如以液态氢作为火箭的燃料)；(2)用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池；(3)利用氢的热核反应释放的核能(如氢弹)。效 果 自 测1判断(1)生活垃圾中不存在生物质能，焚烧生活垃圾，只能多消耗热能。()(2)用淀粉作原料制备乙醇属于太阳能的直接利用。()(3)铁路勘探时常用太阳能电池提供能量，太
6、阳能电池是原电池。()(4)氢能是一种无污染的绿色能源。()(5)动物粪便是一种生物质能。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)2煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是()A可再生能源，取之不尽用之不竭B不可再生能源，用一点少一点C均来自太阳辐射的能量D均为污染环境的能源解析煤、石油、天然气作为能源的特点：不可再生；贮量有限，用一点少一点；污染环境；来自太阳辐射能。生物质能的特点：储量大；可再生；无污染；源自太阳辐射能。答案C探究能量之间的相互转化【合作交流】1举例说明你知道的能源有哪些？提示太阳能、煤、石油、天然气、柴草、水能、风能、潮汐能、地热能、核能、氢能、电力等。2常见的绿色
7、能源有哪些？提示水能、风能、海洋能、地热能、氢能、太阳能等。【点拨提升】1能量之间的转化2新能源的开发(1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源。(2)新能源包括太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为可再生能源，对环境没有污染或污染少。3氢能的产生和利用途径【典题例证】为防止大气污染、节约燃料、缓解能源危机，专家指出，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
8、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【学以致用】下列关于能源利用的说法中正确的是()A贮氢材料在使用中，氢分子被吸收时，在合金表面解离变成氢原子，同时放出热量B对城市废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电C使用化石燃料不会带来环境污染问题D将氢气作为燃料使用的优点之一是成本低解析贮氢材料与氢分子生成了金属氢化物，在这一过程中，氢分子变成原子的过程是化学键断裂的过程，属于吸热过程，A项错误；发达国家对城市废弃物的处理方式主要是焚烧，利用产生的热能供暖和发电，B项正确；化石燃料在使用过程中往往会造成一定的环境污染问题，C项错误；
9、氢气的主要来源是水，由水制得氢气的成本较高，所以推行进度缓慢，D项错误。答案B1人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是()A煤、石油和天然气都属于碳素燃料B发展太阳能经济有助于减缓温室效应C太阳能电池可将太阳能直接转化为电能D目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明解析煤、石油和天然气都属于含碳元素的燃料，属于碳素燃料；太阳能经济，不会产生温室气体；利用光能电池可将太阳能直接转化为电能；菠菜属于绿色植物，是通过光合作用生成的，D说法不正确。答案D2下列给出的能
10、源中，不能作为新能源的是()A太阳能B无烟煤C燃料电池D氢能解析煤属于矿物燃料，会严重污染空气。太阳能、燃料电池、氢能均为有发展前景的新能源。答案B3生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能固化为化学能而贮存在生物质内部的能量，它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()A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B推广使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生C氢能可以通过电解海水获得，可大量推广使用D开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展解析电解海水可制得氢气，但成本高，不能大量推广使用。答案C4据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用
11、于分解海水制氢：2H2O2H2O2。下列说法正确的是()水的分解反应是放热反应氢气是一次能源使用氢气作燃料有助于控制温室效应若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可以改善生存环境ABCD解析中水的分解反应是吸热反应；中在自然界中氢气无法直接取得，是二次能源；中氢气的燃烧产物是水，化石燃料燃烧会产生二氧化碳，所以氢气作燃料有助于控制温室效应；中生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇，则可以对二氧化碳进行循环利用。答案C5近年来某市政府率先在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著进展。走上街头你会发现不少公交车和出租车上有“CNG”的标志，代表它们是
12、以天然气作为燃料的汽车。(1)天然气是植物残体在隔绝空气的条件下，经过微生物的发酵作用而生成的，因此天然气中所贮藏的化学能最终来自于_。(2)天然气的主要成分是_。(3)天然气的主要成分是一种很好的燃料。已知4 g该主要成分完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出222.5 kJ的热量，则上述成分燃烧的热化学方程式为_。解析化石燃料所贮藏的化学能最终都是来自于太阳能。答案(1)太阳能(2)CH4(3)CH4(g)2O2(g)=2H2O(l)CO2(g)H890 kJmol1课时作业基础巩固1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
13、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D2下列属于直接利用太阳辐射能的方式的是()光热转换光电转换光化学能转换光生物质能转换ABCD答案D3下列有关生物质能的说法不正确的是()A生物质能是可再生能源B生物质能来源于太阳能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转化为化学能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，产生无污染的CO2和H2O，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正确；光生物质能的转化本质是光化学能的转换，B项正确；焚烧生活垃圾发电的
14、能量转化过程是：生物质能热能电能，C不正确；含淀粉较高的农作物发酵制燃料乙醇是生物质能转化为化学能，D正确。答案C4下列对于城市废弃物中生物质能的利用不合理的是()A把废弃物拉到乡下找个地方埋掉B对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供热和发电C把废弃物进行生物化学转化获取甲烷D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解析城市废弃物中含有丰富的生物质能，埋掉是一种资源浪费，故A不合理；处理后焚烧利用产生的热能供热和发电，B合理；将废物进行生物化学转化获取甲烷、可燃性气体均合理，故C、D合理；利用不合理的只有A项。答案A5据报道，氢燃料电池公交汽车已经驶在北京街头。下列说法正确的是()A电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法B发展氢燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术C氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染D氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能解析电解水制备氢气需要大量的电能，所
