1、1第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用知识条目 必考要求 加试要求1.太阳能开发利用的途径和方式 a a2.生物质能的利用途径 a a3.氢能的优点、开发与利用，了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题 a a能力要求1.知道能源的分类。2.认识开发利用清洁高效新能源的重要意义。一、太阳能的利用1下图是太阳能的转化关系图观察分析上图，回答下列问题：(1)地球上最根本的能源是太阳能，太阳能可以转化为各种不同的能量，如热能、风能、生物质能等。自然界中利用太阳能最重要也是最成功的途径是植物的光合作用。(2)目前，世界所需的能源大多来自于石油、煤、天然气，它们是由远古生物掩埋在地下深处历经几百万
2、年演变所形成的。(3)在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，把光能转化为化学能，动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成水和二氧化碳，释放出热量，供给生命活动的需要。2阅读教材内容，回答下列问题：(1)直接利用太阳能的方式有哪些？2答案 直接利用太阳辐射能，基本方式有：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。(2)举例说明太阳能可间接转化为机械能、电能或化学能。答案 太阳能间接转化为机械能和电能。如太阳辐射能使地表水分蒸发形成云雨，汇成江、河，上游的水位提高，形成落差，推动水轮机发电。太
3、阳能间接转化为化学能。如矿物燃料由远古时代的生物质能转化而来，归根到底是由太阳能转化而来。1.人类生命活动使用的能量主要来源于太阳能2被广泛开发利用的理想能源太阳能(1)数量巨大；(2)时间长久；(3)普照大地；(4)清洁安全。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下列能源物质中不是源于太阳能的是( )A煤炭 B水能 C地热能 D沼气答案 C解析 煤炭是远古植物吸收太阳能固定下来的能量，是储存在地壳中的“太阳能” ；水能是地球上的水经过植物的光合作用、
4、新陈代谢等生命活动推动了地球上水的循环，所以水能是间接的来自于太阳能；沼气是植物吸收太阳能转化成化学能，储存在植物体内，经过细菌的腐化而产生的，也是太阳能的转换。二、生物质能的利用1阅读教材回答：生物质能的来源是什么？你所熟悉的生物质有哪些？答案 生物质能来源于植物及其加工产品所储存的能量。3生物质包括农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。2举例说明生物质能利用的方式主要有哪几种？答案 生物质能利用的方式主要有三种：(1)直接燃烧燃烧植物枝叶获得热量：(C6H10O5)n6 nO2 6nCO25 nH2O 点 燃 (2)生物化学转换用淀粉制取燃
5、料乙醇(C6H10O5)n nH2O nC6H12O6 酶 C6H12O6 2CH3CH2OH2CO 2 酶 (3)热化学转换生物质隔绝空气加强热产生可燃气体3现代垃圾处理厂是把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能。生物质能的优点及利用方式(1)生物质能具有可再生、储量大、污染低等优点。(2)生物质能利用的方式有直接燃烧；生物化学转换；热化学转换。3植物及其废弃物可制成乙醇燃料，下列关于乙醇燃料的说法错误的是( )A它是一种可再生能源B乙醇易燃烧，污染小C乙醇只能在实验室内作燃料D粮食作物是制乙醇的重要原料答案 C解析 粮食作物经过发酵可制得乙醇，所以 A、D 正确；乙醇燃烧生成二氧化碳和
6、水，污染小，所以 B 正确；乙醇也可用作汽车的燃料，所以 C 错误。4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正确的是( )A用粮食发酵得到酒精代替汽油作汽车燃料B随着科技的发展，氢气将会成为主要能源C在农村不提倡利用沼气作生活燃料D人类利用的能源都是通过化学反应获得的答案 B解析 用粮食发酵得到酒精会大量消耗粮食，不符合我国粮食安全的国情，A 错；在农村提倡利用沼气作生活燃料，C 错；人类利用的能源有的是通过化学反应获得的，有的是自4然界提供的，如水能、风能等，D 错。三、氢能的开发和利用1通过初中化学的学习，氢能为什么是最好的新型能源？答案 氢能的三大优点：(1)热
7、值高；(2)来源广；(3)无污染。2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” 。现在有多少种氢能的开发方式？这些方式有哪些优点和缺点？答案 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。3举例说明氢能的利用有哪些途径？答案 (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
8、作氢氧燃料电池；(3)利用氢的热核反应释放的核能(如氢弹)。氢能的开发利用及其优点(1)氢能具有热值高、无污染、来源广等优点。(2)氢能开发利用的关键问题是低成本制备 H2(关键是寻找有效的催化剂)；H 2的贮存运输(贮氢材料的研制应用)。5绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热能、天然气等；二级能源中的电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是( )太阳能 风能 石油 煤 潮汐能 木材A BC D答案 D6冰岛火山爆发再一次向人类敲响了警钟，必须发展“低碳经济” 。氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。下列不是氢能优
9、点的是( )A原料来源广B易燃烧，放出热量多5C生成物无污染D制取 H2简单易行答案 D解析 工业上制取 H2的原料是 H2O，来源广，A 正确；H 2易燃烧且等质量物质中放出的热量较多，产物为 H2O，无污染，B、C 正确；工业上利用水制取 H2需消耗大量能量且效率低，D 错。1能量的转化2能源的分类1 “能源分类相关图”如下图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )A煤炭、石油、潮汐能 B水能、生物能、天然气C太阳能、风能、沼气 D地热能、海洋能、核能答案 C解析 A 项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B 项，天然气不是新能源，也不6是可再生能源；D 项，地热能是来
10、自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。2下列说法正确的是( )A煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物B利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向C化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化，并伴随能量的转化D若反应过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量，则反应放热答案 C解析 煤、天然气和石油均是混合物，A 项错误；氢能开发的研究方向应该是利用太阳能使水分解产生氢气，B 项错误；化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化，化学电源放电为化学能转化为电能，而植物光合作用则是光能转化为化学能，C 项正确；断开化学键需要吸收能量，而形成化学键
11、则放出能量，D 项错误。3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于分解海水制氢：2H 2O 2H2O 2。下列说法正确的是( )= = = = =激 光 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答案 C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。4根据“绿色化学”的
12、思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：CaBr 2H 2O CaO2HBr2HBrHg HgBr 2H 2HgBr 2CaO HgOCaBr 22HgO 2HgO 2该方案的目的是制备( )AHBrBCaOCH 2DHg答案 C解析 根据“绿色化学”的思想，反应要提高原子利用率，最终产品应该是环境友好型产品。将化学方程式222得：2H 2O=2H2O 2。5能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。7(1)氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是_热反应，这是由于反应物的总能量_(填“大于” “小于”或“等于” ，下同)生成物的总能
13、量；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量_形成生成物中的化学键放出的总能量。(2)氢气被公认为是 21 世纪代替矿物燃料的理想能源，2g 氢气燃烧时放出 286kJ 热量，而每千克汽油燃烧放出的热量为 46000kJ。试据此分析氢气作为能源代替汽油的优势：_。答案 (1)放 大于 小于 (2)清洁能源，燃烧后无污染环境的物质生成；单位质量放出的热量多解析 (1)燃烧反应都是放热反应，所以氢气的燃烧反应是放热反应，根据能量守恒定律，放热反应是反应物的总能量大于生成物的总能量；化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，放热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能
14、量小于形成生成物中的化学键放出的总能量。(2)2 g 氢气燃烧时放出 286 kJ 热量，所以 1 000 g 氢气燃烧放出 143 000 kJ 的热量，约是每千克汽油燃烧放出热量的 3 倍，且氢气燃烧的产物是水，对环境无污染。基础过关题组一 太阳能的利用1下列有关太阳能的利用方式以及列举的实例错误的是( )A太阳能电池是一种光电转换形式B太阳能热水器是一种光热转换形式C绿色植物进行的光合作用，是一种光生物质能转换，它的本质是光化学能转换D风能是空气流动形成的，与太阳能无关答案 D解析 光电转换、光热转换、光化学能转换和光生物质能转换是太阳能利用的基本方式。它们都是把光能转换成其他形式的能量
15、的过程。风能形成的本质原因是太阳辐射使空气受热不均造成的，D 项错误。2人工光合作用能够借助太阳能，用 CO2和 H2O 制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备 HCOOH 的原理示意图，下列说法不正确的是( )8A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂 a 表面发生氧化反应，有 O2产生C催化剂 a 附近酸性减弱，催化剂 b 附近酸性增强D催化剂 b 表面的反应是 CO22H 2e =HCOOH答案 C解析 由 CO2和 HCOOH 中碳元素的化合价变化可知，CO 2应该在正极放电形成 HCOOH，由图示装置电子移动的方向可确定 b 为正极，a 为负极。催化剂 a 表面：2H2O4e
16、=4H O 2，所以答案选 C。3(2017宁波市期中)下列说法不正确的是( )A化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能B光热转化是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的利用太阳能形式C氢气之所以被称为“绿色能源”是因为它燃烧的产物不会污染环境D人类利用的能源都是通过化学反应获得的答案 D解析 利用的能源有的通过化学反应得到，有的能源不通过化学反应也可得到，故 D 错误。题组二 生物质能的利用4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答案 C解析
17、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 正确；焚烧生活垃圾发电的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。5 “地沟油”被称为“生物燃料” ，该燃料属于生物质能。已知生物质的主要转化途径及主9要产物如下图所示。则下列关于生物燃料以及生物质能的说法中正确的是( )生物燃料本质上能量来源于太阳能 由纤维素水解获得的乙醇属于生物
18、质能 生物质裂解获得的汽油、柴油等属于纯净物 由植物秸秆等发酵获得的沼气，主要成分是甲烷 生物质资源是一种污染小的可再生能源A BC D答案 B解析 汽油、柴油均是多种烃的混合物。题组三 氢能的开发与利用6H 2是一种很有前途的能源，以水为原料大量制取 H2，最理想的途径是( )A利用太阳能直接使水分解为 H2B以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出 H2C以赤热的 Fe 和水反应生成 H2D由热电厂提供电能，利用直流电电解水产生 H2答案 A解析 B 项，CH 2O(g) COH 2；C 项，3Fe4H 2O(g)= = = = =高 温 Fe3O44H 2；D 项，2H 2O 2H2O 2，B
19、、C、D 三项都要= = = = =高 温 = = = = =通 电 消耗传统能源；而 A 项中太阳能是已被人们使用的新能源，与传统能源相比较，太阳能的优点很多，而且是一般传统能源无法比拟的。7科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为NaHCO3H 2 HCOONaH 2O。下列有关说法正确的是( )?储 氢 释 氢A储氢、释氢过程均无能量变化B储氢过程中，NaHCO 3被氧化CNaHCO 3、HCOONa 均含有离子键和共价键D释氢过程中，每消耗 0.1molH2O 放出 2.24L 的 H2答案 C解析 储氢、释氢过程均存在能量变化，A 不正确；储氢过程中，NaHCO 3被
20、 H2还原，B 不正确；NaHCO 3中 Na 与 HCO 之间存在离子键，HCO 中存在共价键，HCOONa 中 Na 与 3 3HCOO 之间存在离子键，HCOO 中存在共价键，C 正确；释氢过程中，每消耗 0.1molH2O 放10出 0.1molH2，但没说明状态，无法知道其体积，D 不正确。8为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )AH 2O 的分解反应是放热反应B氢能源已被普遍使用C2molH 2O 具有的总能量低于 2molH2和 1molO2具有的总能量D氢气不易贮存和运输，无开发利用价值答案 C解析
21、2H 2O=2H2O 2是吸热反应，说明 2molH2O 的能量低于 2molH2和 1molO2的能量。因由水制取 H2耗能多且 H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。题组四 能源的转化与利用以及环境问题9出行是人们日常生活必不可少的环节，出行的工具五花八门，使用的能量也各不相同。自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是( )生物质能 核能 电能 太阳能 化学能A BC D答案 B解析 骑自行车是消耗人体内的能量做功，是生物质能；电动自行车是将电能转化为机械能；普通汽车是通过燃烧汽油而转化为机械能。10有专家指出，如果利用太阳能使燃烧产物如 CO2、H 2O、N 2等重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。观察下面图示，判断在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为( )A化学能 B热能
