太阳能、生物质能和氢能的利用-苏教版高中化学必修2讲义练习

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，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：

①光—热转换，如太阳能热水器等；

②光—电转换，如太阳能电池等； ③光—化学能转换； ④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： (C 6H 10O 5)n ＋6n O 2――→点燃

6n CO 2＋5n H 2O 。 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： (C 6H 10O 5)n ＋n H 2O ――→酶

n C 6H 12O 6、C 6H 12O 6――→酶

2C 2H 5OH ＋2CO 2↑。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、石油和煤为原料，高温下与水蒸气反应： CH 4＋H 2O(g)――→高温

CO ＋3H 2；C ＋H 2O(g)=====高温

CO ＋H 2。 2.电解水：2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑。

3.使用催化剂，利用太阳能分解水：2H 2O=====催化剂

光2H 2↑＋O 2↑。 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.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(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.H 2是一种很有前途的能源，以水为原料大量制取H 2，最理想的途径是( ) A.利用太阳能直接使水分解为H 2

B.以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H 2

C.以赤热的Fe 和水反应生成H 2

D.由热电厂提供电能，利用直流电电解水产生H 2

解析 B 项，C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2；C 项，3Fe ＋4H 2O(g)=====高温

Fe 3O 4＋4H 2；D 项，2H 2O=====通电

2H 2↑＋O 2↑，B 、C 、D 三项都要消耗传统能源。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。 答案 A

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.常见的绿色能源有哪些？

提示水能、风能、潮汐能、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】“生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。“生物质能”主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接得到的能量。下面有关“生物质能”的说法不正确的是()