新編化學(xué)精品資料第四單元太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用一、太陽(yáng)能的利用1能源(1)人類目前使用的主要能源有_、_、_等。(2)化石燃料面臨的問題儲(chǔ)量_；使用化石燃料引起的_問題越來(lái)越嚴(yán)重。2太陽(yáng)能的利用方式太陽(yáng)能利用的實(shí)例能量轉(zhuǎn)化方式直接利用太陽(yáng)輻射能地球上眾多植物的光合作用：6CO26H2O C6H12O66O2光能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，其本質(zhì)是_能轉(zhuǎn)化為_能太陽(yáng)能熱水器_能轉(zhuǎn)化為_能太陽(yáng)能電池_能轉(zhuǎn)化為_能光解水制得氫氣_能轉(zhuǎn)化為_能間接利用太陽(yáng)能水力發(fā)電太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為_能和_能化石燃料太陽(yáng)能間接轉(zhuǎn)化為_能二、生物質(zhì)能的利用1來(lái)源生物質(zhì)能是指來(lái)源于_及其_所貯存的能量。生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)廢棄物(如植物的秸稈、枝葉)、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。這些物質(zhì)中蘊(yùn)藏著豐富的生物質(zhì)能。2生物質(zhì)能的利用方式(1)直接燃燒將植物的枝葉等直接點(diǎn)燃來(lái)獲得熱量，是人類遠(yuǎn)古時(shí)代主要的能量來(lái)源。這個(gè)時(shí)期被稱為“柴草能源時(shí)期”?，F(xiàn)在也是我國(guó)農(nóng)村主要的能量來(lái)源方式之一。其燃燒反應(yīng)可表示為_。(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換制取沼氣將植物的秸稈、枝葉、雜草和人畜糞便加入沼氣發(fā)酵池中，在厭氧條件下，經(jīng)過沼氣細(xì)菌的作用，生成沼氣。沼氣的主要成分是_。CH4是一種清潔、高效的氣體燃料，其燃燒反應(yīng)方程式為_。糧食發(fā)酵制乙醇用含糖類、淀粉較多的農(nóng)作物(如玉米、高粱)為原料，在催化劑存在下，經(jīng)_和細(xì)菌_，可以制得_。乙醇可以直接作為燃料，也可以和汽油混合后作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。有關(guān)反應(yīng)方程式為_，_。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。例如，在汽化爐內(nèi)加熱固體生物質(zhì)，同時(shí)通入空氣或水蒸氣，或者隔絕空氣高溫加熱生物質(zhì)，使之發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生_。三、氫能的開發(fā)與利用1氫能源及其利用氫氣完全燃燒放出的熱量是等質(zhì)量汽油完全燃燒放出熱量的3倍多；制取它的原料是水，資源不受限制；它燃燒的產(chǎn)物是水，不會(huì)污染環(huán)境，是理想的清潔燃料。液態(tài)氫還可用作火箭的燃料。氫氣被人們看作理想的“綠色能源”。此外，用高壓氫氣、氧氣制作氫氧燃料電池也是氫能源利用的一種重要方式。2氫氣的制備方法(1)電解法電解法是目前用得最多的方法。但耗費(fèi)大量的_，成本太高，難于普遍使用。(2)光解法在催化劑作用下利用太陽(yáng)能，將水分解生成氫氣。這種方法是制氫氣的主要研究方向。其主要難題是催化劑的選擇和制取。 (3)生物法利用_等低等植物和微生物在陽(yáng)光作用下使水分解釋放氫氣。3氫氣的貯存氫氣的熔、沸點(diǎn)很低，難于液化，所以氫氣的貯存運(yùn)輸一度成為科學(xué)難題，現(xiàn)在科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的_解決了這一科學(xué)難題。知識(shí)點(diǎn)1太陽(yáng)能的利用1下列屬于直接利用太陽(yáng)輻射能的方式是()光熱轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換光化學(xué)能轉(zhuǎn)換光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換ABCD2下列關(guān)于能源和作為能源使用的物質(zhì)的敘述中錯(cuò)誤的是()A化石燃料物質(zhì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存著能量B太陽(yáng)能不能直接轉(zhuǎn)化為電能C物質(zhì)的化學(xué)能可能在不同條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能為人類所用D綠色植物發(fā)生光合作用時(shí)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)知識(shí)點(diǎn)2生物質(zhì)能的利用3下列對(duì)于城市廢棄物中生物質(zhì)能的利用不合理的是()A把廢棄物拉到鄉(xiāng)下找個(gè)地方埋掉B對(duì)廢棄物進(jìn)行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供熱和發(fā)電C把廢棄物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取甲烷D讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃性氣體4“綠色化學(xué)”要求從根本上減少乃至杜絕污染。下列對(duì)農(nóng)作物收割后留下的秸稈的處理方法，不符合“綠色化學(xué)”的是()A就地焚燒B發(fā)酵后作農(nóng)家肥C加工成精飼料D制造沼氣知識(shí)點(diǎn)3氫能的開發(fā)和利用5根據(jù)“綠色化學(xué)”的思想，某化學(xué)家設(shè)計(jì)了下列化學(xué)反應(yīng)步驟：CaBr2H2OCaO2HBr2HBrHgHgBr2H2HgBr2CaOHgOCaBr22HgO2HgO2該方案的目的是制備()AHBrBCaOCH2DHg6氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車倍受青睞。我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號(hào)”，已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)邁進(jìn)。氫能具有的優(yōu)點(diǎn)包括()原料來(lái)源廣易燃燒、熱值高儲(chǔ)存方便制備工藝廉價(jià)易行ABCD練基礎(chǔ)落實(shí)1下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)不正確的是()A電解水生成氫氣和氧氣時(shí)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能B煤燃燒時(shí)化學(xué)能主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮蹸綠色植物光合作用過程中太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能D白熾燈工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為光能2新的替代能源主要包括()核能柴草焦炭太陽(yáng)能氫能液化石油氣水煤氣天然氣ABCD3原始大氣是還原性氣體，不含O2?，F(xiàn)今地球上的大氣具有氧化性，其中大部分游離態(tài)的氧氣是下列哪種過程的結(jié)果()A呼吸作用B光合作用C排泄作用D化學(xué)能合成作用4據(jù)估計(jì)，地球上的綠色植物通過光合作用每年能結(jié)合來(lái)自CO2中的碳1500億噸和來(lái)自水中的氫250億噸，并釋放4000億噸氧氣。光合作用的過程一般可用下式表示：CO2H2O微量元素(P、N等)(蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等)O2下列說(shuō)法不正確的是()A某些無(wú)機(jī)物通過光合作用可轉(zhuǎn)化為有機(jī)物B碳水化合物就是碳和水組成的化合物C葉綠素是光合作用的催化劑D增加植被，保護(hù)環(huán)境是人類生存的需要5“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，下列四組能源選項(xiàng)中，全部符合圖中陰影部分的能源是()A煤炭、石油、沼氣B水能、潮汐能、天然氣C太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能D地?zé)崮?、海洋能、核?氫氣是未來(lái)的綠色能源，科學(xué)家們最新研制出利用太陽(yáng)能產(chǎn)生激光，再用激光使水分解得到氫氣的新技術(shù)，其中水分解可以用化學(xué)方程式表示為2H2O2H2O2。下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是()ATiO2在反應(yīng)中作氧化劑B水分解不產(chǎn)生污染物CTiO2在反應(yīng)中作催化劑D該技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能題號(hào)123456答案練方法技巧綠色能源開發(fā)設(shè)計(jì)7氫能源是21世紀(jì)極具開發(fā)前景的新能源之一，它既是綠色能源，又可循環(huán)使用。(1)請(qǐng)?jiān)谙聢D的兩個(gè)空框中填上循環(huán)過程中的反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，以完成理想的氫能源循環(huán)體系圖(循環(huán)中接受太陽(yáng)能的物質(zhì)在自然界中廣泛存在)。(2)從能量轉(zhuǎn)換角度看，過程主要是_能轉(zhuǎn)化為_能。練綜合拓展8能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，常規(guī)能源的合理利用和新能源的開發(fā)是當(dāng)今社會(huì)人類面臨的嚴(yán)峻課題，回答下列問題：(1)我國(guó)是世界上少數(shù)以煤為主要燃料的國(guó)家，下列關(guān)于煤作燃料的論點(diǎn)正確的是_。A煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡(jiǎn)單燃燒掉太可惜，應(yīng)該綜合利用B煤是發(fā)熱很高的固體燃料，我國(guó)煤炭資源相對(duì)集中，開采成本低，用煤作燃料合算C煤燃燒時(shí)產(chǎn)生大量二氧化硫和煙塵，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重D通過潔凈煤技術(shù)，如煤的氣化和液化，以及煙氣脫硫，不僅減輕了燃煤污染，還能提高煤燃燒的熱利用率(2)烏克蘭科學(xué)家將銅和鐵混合熔化制成多孔金屬，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料霧化器，該霧化器的作用是_。(3)乙醇是未來(lái)內(nèi)燃機(jī)的首選環(huán)保型液體燃料，它可以由綠色植物的秸稈制取，制取乙醇的兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是：_；10 g乙醇完全燃燒生成液態(tài)水放出1.367kJ熱量，表示乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為_。(4)一些科學(xué)家對(duì)以下3個(gè)反應(yīng)很感興趣：3FeCl24H2O(g)Fe3O46HClH2Fe3O4Cl26HCl=3FeCl33H2OO23FeCl33FeCl2Cl2科學(xué)家利用上述反應(yīng)是為了生產(chǎn)_，對(duì)制備此物質(zhì)而言，F(xiàn)eCl2的作用是_。9陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能集熱器上，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為_能，如圖所示是一種太陽(yáng)能熱水器的示意圖，圖中A是集熱器，B是儲(chǔ)水容器，在陽(yáng)光直射下水將沿_(填“順”或“逆”)時(shí)針方向流動(dòng)，這是因?yàn)開，C是輔助加熱器，其作用是_。請(qǐng)?jiān)趫D中適當(dāng)位置安上進(jìn)水閥門和出水閥門，并說(shuō)明選擇位置的理由。_10隨著工業(yè)的發(fā)展，能源問題越來(lái)越引起人們的重視。科學(xué)家們預(yù)言，未來(lái)最理想的燃料是綠色植物，即將植物的秸稈(主要成分是纖維素)用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔?，水解成葡萄糖，再將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇，用作燃料。(1)已知：C2H5OH(l)3O2(g)2CO2(g)3H2O(l)H1 367 kJ·mol1CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)H890 kJ·mol1若某種植物的秸稈含纖維素約為50%，由植物秸稈經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化得到乙醇原料的總利用率為80%，則以1000g秸稈為原料制得的乙醇燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量與_L甲烷完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(2)綠色植物光合作用的效能是_。第四單元太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用基礎(chǔ)落實(shí)一、1.(1)煤石油天然氣(2)有限污染2光化學(xué)光熱光電光化學(xué)電內(nèi)化學(xué)二、1.植物加工產(chǎn)品2(1)(C6H10O5)n6nO26nCO25nH2O(2)甲烷CH42O2CO22H2O水解發(fā)酵乙醇(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6C6H12O62CH3CH2OH2CO2可燃?xì)怏w三、2.(1)電能(3)藍(lán)綠藻3.貯氫合金對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1D光熱轉(zhuǎn)換是利用太陽(yáng)輻射能加熱物體而獲得熱能；光電轉(zhuǎn)換是利用太陽(yáng)輻射能，通過光電效應(yīng)獲得電能；光化學(xué)能的轉(zhuǎn)換是將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存起來(lái)；光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換是將太陽(yáng)輻射能通過植物的光合作用轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。2B太陽(yáng)能可以通過光電效應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能。3A將城市廢棄物填埋是將生物質(zhì)能白白浪費(fèi)的一種措施。4A將植物秸稈就地焚燒不僅造成能源的浪費(fèi)，也會(huì)造成環(huán)境污染。5C根據(jù)“綠色化學(xué)”的思想，反應(yīng)要提高原子利用率，最終產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的產(chǎn)品或者是清潔燃料等。將化學(xué)方程式×2×2×2得：2H2O2H2O2。6A地球上有大量的水，可用水為原料制取氫氣。H2易燃燒，無(wú)污染，熱值高，是一種高效、干凈的新能源，但在利用氫燃料時(shí)，其儲(chǔ)存和制備成本較高，到現(xiàn)在還不能大量使用。課后作業(yè)1D白熾燈工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為光能的同時(shí)也有部分轉(zhuǎn)化為熱能。2B3B植物在進(jìn)行光合作用時(shí)消耗CO2，會(huì)產(chǎn)生O2而其他選項(xiàng)中的各種作用均可消耗O2。4B根據(jù)光合作用過程可推知A、C正確；碳水化合物通常是指由C、H、O等元素組成的有機(jī)化合物，B錯(cuò)；增加植被，保護(hù)環(huán)境，可以通過植物獲取能源和食物，D正確。故選B。5C6.A7(1)A：H2OB：H2、O2(2)化學(xué)電8(1)ACD(2)使煤油霧化，增大與助燃劑的接觸面積，提高燃燒效率(3)(C6HnH2OnC6H；C6H12O62C2H5OH2CO2C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H62.88kJ·mol1(4)H2催化劑解析本題是對(duì)煤、石油、乙醇、氫幾種能源的對(duì)比，使學(xué)生認(rèn)識(shí)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展。(1)煤是一種化石燃料，也是重要的化工原料，屬于不可再生能源，把煤作為燃料簡(jiǎn)單燃燒掉是一種浪費(fèi)，并且煤中所含的硫在燃燒時(shí)生成的SO2會(huì)造成環(huán)境污染，通過潔凈煤技術(shù)，如煤的氣化和液化以及煙氣脫硫，不僅減輕了燃煤污染，還能提高煤燃燒的利用率。(2)煤油霧化可使煤油與助燃劑充分接觸，提高燃燒效率。(3)由綠色植物的秸稈(主要成分為纖維素)制取乙醇即用纖維素制葡萄糖，再經(jīng)發(fā)酵制乙醇，1mol乙醇燃燒放出的熱量為1.367kJ×62.88kJ·mol1。(4)將題目信息所給三個(gè)反應(yīng)方程式相加可得：H2O(g)H2O2可知科學(xué)家利用上述反應(yīng)是為了生產(chǎn)H2，F(xiàn)eCl2是催化劑。9熱順集熱器中的水被太陽(yáng)光曬熱后密度變小，受到浮力的作用沿著管向右上方運(yùn)動(dòng)，形成順時(shí)針方向流動(dòng)的水流在陰天用電加熱的方式使水溫升高在封閉的環(huán)形管道的左下方安上進(jìn)水閥門，在儲(chǔ)水容器下方豎直管道上安裝出水閥門，以便使熱水流出，冷水得以補(bǔ)充。解析此題是對(duì)太陽(yáng)能的一種直接利用方式太陽(yáng)能集熱器的工作原理的考查。分析此類實(shí)際應(yīng)用問題應(yīng)注意從能量的利用率和原料的循環(huán)使用等方面入手進(jìn)行考慮和作答。另外此類問題往往和物理學(xué)和生物學(xué)的相關(guān)知識(shí)原理有聯(lián)系。此題中，集熱器內(nèi)的水受熱后，密度變小，故受浮力作用會(huì)沿著管向右上方運(yùn)動(dòng)，形成順時(shí)針方向流動(dòng)的水流，應(yīng)在左下方安上進(jìn)水閥，在儲(chǔ)水容器下方豎直管道處安出水閥門。10(1)169.9(2)在光能作用下，綠色植物將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，同時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(生物質(zhì)能)貯存起來(lái)解析(1)設(shè)1000g秸稈制得的乙醇燃燒產(chǎn)生的熱量為x，與標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為y的甲烷完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)。(C6H10O5)n2nC2H5OH1 367 kJ×2n162n g 2 734n kJ1 000×50%×80% g x列比例式求得x6 750.6 kJCH4890 kJ224 L890 kJy6 750.6 kJ列比例式，解得y169.9 L。