必修化学：《太阳能生物质能和氢能的利用》.doc

第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用
第一课时 太阳能的利用
导学园地
1.地球上最基本的能源是太阳能，太阳能以光波的形式传送到地面，绿色植物通过[1] 吸收太阳能，动物食用植物体内的[2] 、[3] 和[4] 间接利用太阳能。化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期[5] 所吸收利用的太阳能。
2.人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，捕获太阳能的生物主要为绿色植物，通过光合作用把太阳能转化为化学能，光合作用的总反应式是[6] ；动物体内的淀粉、纤维素在酶的作用下，与水反应分解为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，又释放能量，反应方程式为[7] ，[8]
巩固练习
一、选择题
1.煤、石油、水能、生物能的共同点是（ ）
A.都是可再生的常规能源
B.都是来自太阳辐射的能量
C.都是清洁的能源
D.都是二级能源
2.能源的利用大致可以分为三个时代，柴草能源、化石能源、多能源时代。 以下说法正确的是（ ）
A.原始社会人类学会利用火，他们以天然气取暖，吃熟食，从事生产活动
B.目前我国广大农村生火做饭使用的都是化石燃料
C.多能源时代指的是新能源时代，包括有核能、太阳能、氢能
D.化石燃料不会带来很多大气污染物
3.关于化石燃料的说法正确的是（ ）
A.化石燃料是可再生的，因此地球上的蕴藏量也是无限的
B.化石燃料虽然在地球上蕴藏量是有限的，但形成化石燃料的速度非常快，所以化石燃料相当于是无限的
C.化石燃料在地球上蕴藏量是有限的，而且都是经过亿万年才能形成的非再生能源
D.化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的
4.已知天然气的主要成分CH4是一种会导致温室效应的气体。等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是（ ）
A.①②③ B.只有① C.①和② D.只有③
5.最近，我国在新疆开发天然气，通过管道输送到上海等东部城市，下列有关天然气的说法中不正确的是（ ）
A.天然气和沼气的主要成分都是甲烷
B.用主要成分为丙烷的液化石油气炉具与用天然气的炉具不能通用，需要调整或更换
C.天然气是比燃油更清洁的燃料，产物污染少
D.用天然气替代汽油作为汽车燃料，是因为使用起来更方便
6.科学家最近研究发现，生活在海洋中的单细胞浮游生物能收集阳光并将其转变为能量，在此过程中它们可以从大气中摄取二氧化碳并释放出大量氧气。下列相关说法不正确的是（ ）
A.该过程与植物的光合作用类似，可称为“海洋中的光合作用”
B.该过程中没有化学变化
C.如果能揭示其中的奥秘，就能够找到解决温室效应的新方法
D.如果能弄清此变化过程，将有助于人类更好地利用太阳能，缓解能源危机
7.利用太阳能使燃料循环使用有如下构思和方案：
①2CO22CO+O2；②2H2O2H2↑+O2↑；③2N2+6H24NH3+3O2；④CO2+2H2OCH4+2O2，要实现上列构思，其方案的关键是（ ）
A.如何使物质吸收光能转变为其他物质
B.寻找催化剂
C.利用光能
D.利用绿色植物
二、非选择题
8.能源是人类生存和发展的重要支撑因素。
地球上各种能源都与太阳能密切相关，人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能。捕获太阳能的生物主要为绿色植物，通过光合作用把太阳能转化为化学能。光合作用的总反应式是。
9.火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量的热。已知0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652 kJ的热量。
（1）反应的热化学方程式为：。
（2）已知H2O（l）==H2O（g） ΔH =+44 kJ·mol-1，则16 g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是kJ。
（3）此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是：。
10.美国《科学美国人》杂志刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：
到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路

请选用以上数据计算：
（1）地球对太阳能的利用率约为。
（2）通过光合作用，每年有 kJ的太阳能转化为化学能（每年按365天计）。
（3）每年由绿色植物通过光合作用（6CO2+6H2O C6H12O6+6O2）为我们生存环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系列出A的计算式。列式中缺少的数据用符号表示。
A= kg。
所缺数据的化学含义为。
资料卡片
海底新能源——可燃冰
“可燃冰”是深藏于海底的含甲烷的冰。它是由于处于深海之高压低温条件下，水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体，能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网体中形成的水合甲烷。这些水合甲烷就像一个个淡灰色的冰球，故称可燃冰。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝。
可燃冰是一种潜在的能源，储量很大。有专家认为，水合甲烷一旦得到开采，将使人类的燃料使用史延长几个世纪。值得注意的是，可燃冰作为一种新能源虽具有开发应用前景，但甲烷是一种高效的温室效应气体，可燃冰的开采如果方法不当，释放出的甲烷扩散到大气中，会增强地球的温室效应，导致地球上永久冻土和两极冰山融化而使地球变暖。
轻松一题： 根据“可燃冰”的形成条件及存在环境分析，“可燃冰”应在怎样的条件下开发？
答案： 高压、低温。
自我反馈 
导学园地 

第二课时 生物质能和氢能的利用
导学园地
1.生物质能的利用
（1）热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品，该方法又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；
（2）生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；
（3）利用油料植物所产生的生物油；
（4）把生物质压制成成型燃料（如块型、棒型燃料），以便集中利用和提高热效率。
2.氢能的利用
（1）作为能源，氢有以下特点
①所有元素中，同物质的量，氢质量最轻。
②所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。
③氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形式贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。
④除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142 341 kJ/kg，是汽油发热值的3倍。
⑤氢燃烧性能好、点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且温度高，燃烧速度快。
⑥氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。
⑦氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。
⑧氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
（2）大规模应用氢能需解决的问题
①廉价的制氢技术。氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。
②安全可靠的贮氢和输氢方法，由于氢不易液化、易着火、爆炸，因此如何妥善解决氢的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。
巩固练习
一、选择题
1.厄尔尼诺现象产生的原因之一是大气中二氧化碳的含量剧增，要想减缓这一现象发生，最理想的燃料是（ ）
A.天然气 B.氢气 C.无烟煤 D.汽油
2.为减少汽车对城市大气的污染，1998年6月，我国成功地开发出以新燃料作能源的“绿色汽车”，这种汽车可避免有毒的有机铅、苯和苯的同系物以及多环芳烃的排放，保护环境。这种“绿色汽车”的燃料是（ ）
A.甲醇 B.汽油 C.柴油 D.重油
3.2006年3月5日，温家宝在十届全国人大四次会议上所作的“政府工作报告”中指出：“抓好资源节约，建设环境友好型社会”，这是我国社会及经济长期发展的重要保证。
你认为下列行为中有悖于这一保证的是（ ）
A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料
B.将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率
C.研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展
D.实现资源的“3R”利用观，即：减少资源消耗（Reduce）、增加资源的重复使用（Reuse）、循环再生（Recycle）
4.旨在限制发达国家温室气体排放量、抑制全球范围内气候持续变暖的《京都议定书》随着俄罗斯的加入，于2005年2月16日正式生效。我国二氧化碳的排放量居世界第二，为减少二氧化碳这种温室气体的排放，下列措施不切实际的是（ ）
A.大力开发氢能源 B.充分利用太阳能
C.不使用含碳能源 D.提高能源利用率
5.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。一直是人类赖以生存的重要能源，江苏是全国以试验性利用生物质能最多的省份。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.苏北五市推广使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生
C.用油料作物生产的生物柴油成分与从石油中提取的柴油成分相同
D.开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展
6.氢气是一种高效而没有污染的能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：
2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)
ΔH =+517.6 kJ·mol-1。
（1）下列叙述中正确的是（ ）
A.电能是二级能源 B.水力是二级能源
C.氢气是一级能源 D.焦炉煤气是一级能源
（2）已知CH4（g）+2O2(g)==2H2O(l)+CO2(g)
ΔH =-890.3 kJ·mol-1,1 g氢气和1 g甲烷分别燃烧后，放出热量之比约是（ ）
A.1∶3.4 B.1∶1.7 C.2.3∶1 D.4.6∶1
7.我国赢得了2008年第29届夏季奥运会的举办权，为向世界展现中国的新形象，某校学生提出下列建议，你认为不可以采纳的是（ ）
A.分类回收垃圾
B.开发新能源，减少化石燃料的燃烧
C.大型庆典活动时，用数万只氢气气球腾空而起，以增添活动气氛
D.开发、生产无汞电池
8.能源与人类的生活和社会发展密切相关，下列关于能源开发和利用的说法中，你认为说法不正确的是（ ）
A.充分利用太阳能
B.因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能
C.合理、安全开发利用氢能、核能
D.能源都是通过化学反应获得的
9.下列过程中的能量转化，属于太阳能转化为生物质能的是（ ）
A.石油燃烧 B.植物的光合作用
C.核电站发电 D.太阳能电池供电
二、非选择题
10.科学家研究出一种从植物中提取氢气的新技术，能把葡萄糖分解成氢气、二氧化碳和甲烷。因为农业和林业的下脚料如稻草、碎木中都含有大量纤维素，科学家用无机催化剂处理植物纤维素里的葡萄糖，这样无疑将降低氢气的成本。试写出葡萄糖溶液在无机催化剂的作用下分解成氢气的化学方程式。
11.分析下图，回答以下问题：

氢、氧的产生与利用途径 
（1）水电解生成H2，存在的问题是。
（2）标准状况下，11.2 L H2燃烧生成液态的水，放出Q kJ的热量，写出该反应的热化学方程式。
（3）氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由有。
（4）氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向。氢气在极上发生反应，氧气在极上发生反应。
若电解质溶液为KOH溶液，写出正负极上的电极反应。
12.读如图所示的生物在地理环境形成中的作用示意图，回答问题：


（1）绿色植物对地理环境的形成和发展起着非常重要的作用，最根本的原因是绿色植物能通过光合作用把太阳能转化为化学能，光合作用的总反应式是。
（2）运用生物、化学知识从图中分析自然界消耗CO2的三种主要途径。
13.阅读材料，回答问题：
（1）某无色液体A，在通电的条件下能生成无色气体B和C，B能使带火星的木条复燃，C能在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰且只生成A。则B、C的化学式分别为、。
（2）若已知1 mol气体C燃烧生成液体A时放出285.8 kJ热量，试写出其燃烧的热化学方程式。
（3）能源可分为一次能源和二次能源。自然界以现存形式提供的能源称为一次能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。你认为C作为能源应称次能源。
有人认为气体C是一种优质能源，你认为C作为能源最突出的优点：。
（4）也有人认为气体C作为能源是不现实的，你的意见呢？你如果认为现实，答出现实的理由。如果认为不现实，则答出不现实的理由。

第四单元　太阳能、生物质能和氢能的利用
第一课时　太阳能的利用
巩固练习
1.B　2.C　3.C　4.C　5.D　6.B　7.A　

9.（1）N2H4（l）+2H2O2（l）==N2（g）+4H2O（g） ΔH=-641.63 kJ·mol-1
（2）408.815
（3）产物不会污染环境
10.（1）23.3%　（2）1.26×1018　（3）
每6个CO2分子转化成1个C6H12O6分子所吸收的能量
第二课时　生物质能和氢能的利用
巩固练习
1.B　2.A　3.C　4.C　5.C　6.A　C　7.C 8.D　9.B　
10.C6H12O6+2H2O2CH4↑+4CO2↑+4H2↑
11.（1）大量消耗电能
（2）2H2（g）+O2（g）==2H2O（l）
ΔH=-4Q kJ·mol-1
（3）来源丰富（H2O），燃烧放出的热量多，产物无污染
（4）负　氧化　正　还原
负极：2H2+4OH--4e-==4H2O，
正极：2H2O+O2+4e-==4OH-
12.
（2）①绿色植物的光合作用　②溶于江水、海水 ③岩石的风化
13.（1）O2　H2
（2）H2（g）+1/2O2(g)==H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ/mol
(3)二　燃烧产物是水，不会造成污染、可循环使用，等质量时的热值高，资源丰富
（4）略