第四單元太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能利用的現(xiàn)狀。(重點(diǎn))2.了解開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的廣闊前景和尚未攻克的技術(shù)難題。3.認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)、利用高能、清潔能源的重要性和迫切性。自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知一、太陽(yáng)能的利用實(shí)例能量轉(zhuǎn)化方式直接利用光合作用光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能太陽(yáng)能熱水器光能轉(zhuǎn)化為熱能太陽(yáng)能電池光能轉(zhuǎn)化為電能光解水制氫氣光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能間接利用化石燃料太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能水力發(fā)電太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和電能綠色植物體內(nèi)的葉綠素葡萄糖淀粉或纖維素，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)方程式為6H2O6CO2C6H12O66O2；淀粉、纖維素在動(dòng)物體內(nèi)水解為葡萄糖，繼而被氧化生成CO2和H2O，釋放出熱量，供給生命活動(dòng)的需要。該過(guò)程的反應(yīng)為(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6，C6H12O6(s)6O2(g)6H2O(l)6CO2(g)H2 804 kJmol1。二、生物質(zhì)能的利用1來(lái)源生物質(zhì)能來(lái)源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量。生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。2利用方式(1)直接燃燒若用纖維素代表植物枝葉的主要成分，則其燃燒的化學(xué)方程式為(C6H10O5)n6nO26nCO25nH2O。(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換制沼氣a沼氣的成分：主要是甲烷，還含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。b應(yīng)用：制氣體燃料和優(yōu)質(zhì)肥料。制乙醇含糖類(lèi)、淀粉較多的農(nóng)作物為原料，在催化劑存在下，經(jīng)水解和細(xì)菌發(fā)酵，可以制得乙醇，反應(yīng)方程式為(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6，C6H12O62C2H5OH2CO2。(3)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換使生物質(zhì)在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃?xì)怏w。三、氫能的開(kāi)發(fā)與利用1氫能的優(yōu)點(diǎn)(1)完全燃燒放出的熱量多。(2)原料是水，來(lái)源廣。(3)燃燒產(chǎn)物是水，無(wú)污染。2氫能產(chǎn)生與利用的途徑3氫能的開(kāi)發(fā)與利用(1)在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用太陽(yáng)能分解水制氫氣。(2)利用藍(lán)綠藻等低等植物和微生物在陽(yáng)光作用下使水分解產(chǎn)生氫氣。(3)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用貯氫合金，解決氫氣的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題?；A(chǔ)自測(cè)1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)用淀粉為原料制備乙醇屬于太陽(yáng)能的直接利用。()(2)氫能、太陽(yáng)能均為無(wú)污染的綠色能源。()(3)開(kāi)發(fā)新能源，減少化石燃料的使用對(duì)解決環(huán)境問(wèn)題有益。()【答案】(1)(2)(3)2下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)換的說(shuō)法不正確的是()A煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程B化石燃料和植物燃料燃燒時(shí)放出的能量均來(lái)源于太陽(yáng)能C動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程D植物通過(guò)光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程C葡萄糖在體內(nèi)被氧化成CO2是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能的過(guò)程，故錯(cuò)誤，選項(xiàng)C不正確。 3生物質(zhì)能是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)能一直是人類(lèi)賴以生存的重要能源。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A農(nóng)村通過(guò)雜草和動(dòng)物的糞便發(fā)酵制沼氣，沼氣的主要成分是甲烷B全國(guó)推廣使用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物發(fā)酵產(chǎn)生C為減小對(duì)化石燃料的依賴，可在農(nóng)村大量燃燒秸稈D開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能有利于環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展C大量燃燒秸稈，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，浪費(fèi)生物質(zhì)能。合 作 探 究攻 重 難新能源的開(kāi)發(fā)利用背景材料下圖歸納了氫能的產(chǎn)生和利用途徑，分析下圖，回答有關(guān)問(wèn)題。思考交流(1)氫能是最好的新型能源之一，氫能有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？【提示】熱值高，來(lái)源廣，無(wú)污染。(2)氫能是一種理想的、極有前途的二次能源，它被人們視為理想的“綠色能源”?，F(xiàn)在有幾種生產(chǎn)氫能的方式，這些方式有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？【提示】目前人類(lèi)制取氫氣的方法及優(yōu)缺點(diǎn)：以天然氣、石油和煤為原料，在高溫下與水蒸氣反應(yīng)或用部分氧化法制氫氣。此法消耗大量不可再生的能源。電解水制氫氣。該方法制備氫氣的條件比較簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成污染，但用該方法來(lái)制備氫氣需要消耗大量的電能，生產(chǎn)成本太高。在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用太陽(yáng)能分解水制氫氣。(3)常見(jiàn)的綠色能源有哪些？【提示】水能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮?、氫能、太?yáng)能等。1能量之間的轉(zhuǎn)化2新能源的開(kāi)發(fā)(1)調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率，節(jié)約油氣資源，加強(qiáng)科技投入，加快開(kāi)發(fā)水電、核電和新能源。(2)新能源包括太陽(yáng)能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。這些新能源的特點(diǎn)是資源豐富，且有些可以再生，為可再生能源，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染或污染少。當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基題組1能源的分類(lèi)與能量轉(zhuǎn)化1未來(lái)新能源的特點(diǎn)是資源豐富，在使用時(shí)對(duì)環(huán)境無(wú)污染或污染很小，且可以再生。下列能源符合未來(lái)新能源標(biāo)準(zhǔn)的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：13572095】天然氣；煤；核能；石油；太陽(yáng)能；生物質(zhì)能；風(fēng)能；氫能AB C DB天然氣、煤、石油屬于常規(guī)能源且不可再生，核能使用時(shí)對(duì)環(huán)境有污染，它們均不符合未來(lái)新能源的標(biāo)準(zhǔn)，太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、氫能符合未來(lái)新能源的標(biāo)準(zhǔn)。2下列給出的能源中，不能作為新能源的是()A太陽(yáng)能B無(wú)煙煤C燃料電池D氫能B煤屬于礦物燃料，會(huì)嚴(yán)重污染空氣。太陽(yáng)能、燃料電池、氫能均為有發(fā)展前景的新能源。題組2能源的開(kāi)發(fā)利用3氫能是一種理想的“綠色能源”，以下有關(guān)氫能開(kāi)發(fā)的方式中最理想的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：13572096】A大量建設(shè)水電站，用電力分解制取氫氣 B利用化石燃料燃燒放熱，高溫分解水產(chǎn)生氫氣C在催化劑作用下，利用太陽(yáng)能分解水D利用鐵等金屬與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣CA項(xiàng)，消耗大量的電能，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，產(chǎn)生大量污染物，且造成能量的浪費(fèi)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，太陽(yáng)能無(wú)污染，且取之不竭用之不盡，正確；D項(xiàng)，消耗大量的金屬，錯(cuò)誤。4下列關(guān)于能源利用的說(shuō)法中正確的是()A貯氫材料在使用中，氫分子被吸收時(shí)，在合金表面解離變成氫原子，同時(shí)放出熱量B對(duì)城市廢棄物進(jìn)行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供暖和發(fā)電C使用化石燃料不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題D將氫氣作為燃料使用的優(yōu)點(diǎn)之一是成本低B貯氫材料與氫分子生成了金屬氫化物，在這一過(guò)程中，氫分子變成原子的過(guò)程是化學(xué)鍵斷裂的過(guò)程，屬于吸熱過(guò)程，A項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)城市廢棄物的處理方式主要是焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供暖和發(fā)電，B項(xiàng)正確；化石燃料在使用過(guò)程中往往會(huì)造成一定的環(huán)境污染問(wèn)題，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氫氣的主要來(lái)源是水，由水制得氫氣的成本較高，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5近年來(lái)某市政府率先在公交車(chē)和出租車(chē)中推行用天然氣代替汽油作燃料的改革，取得了顯著進(jìn)展。走上街頭你會(huì)發(fā)現(xiàn)不少公交車(chē)和出租車(chē)上有“CNG”的標(biāo)志，代表它們是以天然氣作為燃料的汽車(chē)。(1)天然氣是植物殘?bào)w在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用而生成的，因此天然氣中所貯藏的化學(xué)能最終來(lái)自于_。(2)天然氣的主要成分是_。(3)天然氣的主要成分是一種很好的燃料。已知4 g該主要成分完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水時(shí)放出222.5 kJ的熱量，則上述成分燃燒的熱化學(xué)方程式為_(kāi)?！窘馕觥炕剂纤A藏的化學(xué)能最終都是來(lái)自于太陽(yáng)能?！敬鸢浮?1)太陽(yáng)能(2)CH4(3)CH4(g)2O2(g)=2H2O(l)CO2(g)H890 kJmol1