PAGEPAGE9太陽能、生物質(zhì)能和氧能的利用1．化石能源主要是指哪些物質(zhì)形成的能源？提示：煤、石油、自然氣。2．燃料的燃燒能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成哪種能量形式？提示：轉(zhuǎn)化成熱能和光能等。3．植物通過光合作用能將CO2和水轉(zhuǎn)化成哪些物質(zhì)？提示：轉(zhuǎn)化成葡萄糖和氧氣。4．你知道的新能源有哪些？提示：太陽能、氫能、核能、潮汐能、地?zé)崮堋新知探究]探究1你知道目前利用太陽能有哪些方法，依據(jù)教材P47“你知道嗎？”完成表格。探究2攝入人體內(nèi)的淀粉是如何轉(zhuǎn)化成能量的？提示：淀粉在人體內(nèi)水解轉(zhuǎn)化成葡萄糖；葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，釋放出能量。[必記結(jié)論]1．太陽能的利用能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎(chǔ)。地球上最基本的能源是太陽能。2．太陽能利用的能量轉(zhuǎn)化方式被汲取的太陽能eq\o(→,\s\up7(化學(xué)反應(yīng)),\s\do5(1))化學(xué)能eq\o(→,\s\up7(化學(xué)反應(yīng)),\s\do5(2))熱能、光能或電能(1)太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能：①物質(zhì)轉(zhuǎn)化：在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)而生成淀粉、纖維素。②化學(xué)反應(yīng)：6CO2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(葉綠素))C6H12O6＋6O2。③能量轉(zhuǎn)化：光能→化學(xué)能。(2)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能：①物質(zhì)轉(zhuǎn)化：動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，其氧化生成二氧化碳和水，釋放出熱量，供應(yīng)生命活動的須要。②化學(xué)反應(yīng)為：(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5())nC6H12O6；C6H12O6＋6O2→6H2O＋6CO2。③能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能→熱能。[勝利體驗(yàn)]1．有關(guān)太陽能的利用，下面是四位同學(xué)的溝通，請推斷正誤。解析：甲、乙、丙三位同學(xué)描述的是太陽能利用中的存在問題，丁同學(xué)描述的是太陽能利用中的能量轉(zhuǎn)化形式，太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。答案：甲、乙、丙正確；丁錯(cuò)誤。2．下列有關(guān)太陽能的利用方式以及列舉的實(shí)例錯(cuò)誤的是()A．干脆利用太陽輻射能的基本方式有四種：光—熱轉(zhuǎn)換、光—電轉(zhuǎn)換、光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換和光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換B．太陽能熱水器是一種光—熱轉(zhuǎn)換形式C．綠色植物進(jìn)行的光合作用，是一種光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換，它的本質(zhì)是光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換D．將電能通過用電器進(jìn)行照明的過程是一種光—電能轉(zhuǎn)換過程解析：選D光—熱轉(zhuǎn)換、光—電轉(zhuǎn)換、光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換和光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換是太陽能利用的基本方式，它們都是把光能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量的過程。D項(xiàng)是將電能轉(zhuǎn)換成光能的過程。[新知探究]探究1生物質(zhì)主要包括哪些物質(zhì)？提示：生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)廢棄物(如植物的秸稈)、水生植物、油料植物、有機(jī)廢棄物等。探究2沼氣的主要成分是什么？如何除去沼氣中的少量H2S、CO2雜質(zhì)氣體？提示：CH4；用NaOH溶液可除去沼氣中的少量H2S和CO2。探究3如何由甘蔗渣(主要成分是纖維素)制取酒精？提示：甘蔗渣(主要成分是纖維素)在催化劑的作用下先水解生成葡萄糖；然后葡萄糖在酶的作用下發(fā)酵制得乙醇。[必記結(jié)論]1．生物質(zhì)能的來源植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量。2．生物質(zhì)能的利用方式(1)干脆燃燒(用纖維素代表植物枝葉的主要成分)：化學(xué)方程式為(C6H10O5)n＋6nO2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())6nCO2＋5nH2O。(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換。①制沼氣：沼氣的成分主要是CH4，還含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。②制乙醇：化學(xué)反應(yīng)：(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())nC6H12O6；C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())2C2H5OH＋2CO2。(3)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換。使生物質(zhì)在肯定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃?xì)怏w。[勝利體驗(yàn)]3．閱讀下面的敘述，回答有關(guān)問題。“生物質(zhì)”是指由植物或動物生命體衍生得到的物質(zhì)的總稱。作為人類解決能源危機(jī)重要途徑之一的“生物質(zhì)能”，主要指用樹木、莊稼、草類等植物干脆或間接供應(yīng)的能量。古老的刀耕火種、燒柴做飯、燒炭取暖等粗放用能方式正在被現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所變更。(1)下面有關(guān)“生物質(zhì)能”的說法，不正確的是()A．利用生物質(zhì)能就是間接利用太陽能B．生物質(zhì)能源是可再生的能源C．生物質(zhì)能源是解決農(nóng)村能源的主要途徑D．生物質(zhì)能的缺點(diǎn)是嚴(yán)峻污染環(huán)境(2)沼氣是有機(jī)廢棄物(樹葉、秸稈、草類及垃圾、糞便等)在隔絕空氣的條件下發(fā)酵分解而成的氣體，主要成分是甲烷。農(nóng)村沼氣池中發(fā)酵后的池底剩余物是很好的漚肥。下面有關(guān)結(jié)論中，錯(cuò)誤的是()A．沼氣是一種清潔的能源B．運(yùn)用沼氣作能源可以愛護(hù)森林C．運(yùn)用沼氣給農(nóng)夫的生活帶來了不便D．運(yùn)用沼氣是對化學(xué)能的充分利用解析：(1)生物質(zhì)燃燒的生成物主要是CO2，對環(huán)境的污染程度較低，D錯(cuò)誤。(2)運(yùn)用沼氣能源可以削減其他能源的運(yùn)用，進(jìn)而愛護(hù)森林。答案：(1)D(2)C[新知探究]探究1與化石燃料相比，氫能源有哪些優(yōu)點(diǎn)？提示：優(yōu)點(diǎn)是：①熱值高；②來源廣；③燃燒產(chǎn)物是水，無污染。探究2能否用電解水的方法來制取H2？該方法有何缺點(diǎn)？提示：能，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())2H2↑＋O2↑；該方法的缺點(diǎn)是消耗大量的電能。探究3開發(fā)氫能須要解決哪些問題？提示：①制取H2的能耗高；② H2的貯存和運(yùn)輸困難。[必記結(jié)論]1．氫能的優(yōu)點(diǎn)2．氫能利用存在的問題(1)廉價(jià)的制氫技術(shù)——首要難點(diǎn)。緣由：制氫須要消耗大量的能量且效率低。(2)平安牢靠的貯氫和輸氫方法——關(guān)鍵。緣由：H2易汽化、易燃、易爆。3．氫能的產(chǎn)生和利用途徑(1)氫能的產(chǎn)生①水煤氣法：②電解法：③光解法：(2)氫能的利用方式①利用氫和氧化劑發(fā)生反應(yīng)放出熱能；②利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學(xué)反應(yīng)干脆獲得電能；③利用氫的熱核反應(yīng)釋放出核能，這是氫能的一種特別應(yīng)用。[勝利體驗(yàn)]4．近20年來，對以氫氣為將來的動力燃料氫能源的探討獲得了快速發(fā)展，為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必需制得廉價(jià)的氫氣，下列可供開發(fā)又較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是()A．電解水B．鋅與稀硫酸反應(yīng)C．光解海水D．以石油、自然氣為原料解析：選C制H2的要求為可供開發(fā)又較經(jīng)濟(jì)，且資源可持續(xù)利用，A、B項(xiàng)不經(jīng)濟(jì)，D項(xiàng)可開發(fā)但石油、自然氣為化石燃料不行持續(xù)利用。5．今有兩反應(yīng)：①2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，②NaH＋H2O=NaOH＋H2↑。回答問題：(1)指出H2O的作用：反應(yīng)①____________，反應(yīng)②____________。(2)反應(yīng)①中的ΔH__________0(填“>”或“<”)。解析：兩反應(yīng)中H2O均作氧化劑，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)。答案：(1)氧化劑氧化劑(2)<———————————————[關(guān)鍵語句小結(jié)]————————————————1．太陽能利用的重要反應(yīng)：(1)6CO2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(葉綠素))C6H12O6＋6O2(太陽能→化學(xué)能)，(2)(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5())nC6H12O6，淀粉或纖維素葡萄糖C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O(化學(xué)能→熱能)。葡萄糖2．生物質(zhì)能的利用：(1)干脆燃燒：(C6H10O5)n＋6nO2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())6nCO2＋5nH2O，(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換：制沼氣；制乙醇。(3)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換。3．氫能的三大優(yōu)點(diǎn)：(1)來源廣(2)無污染(3)熱值高[例1]人類將在將來幾十年內(nèi)漸漸由“碳素燃料文明時(shí)代”過渡至“太陽能文明時(shí)代”(包括風(fēng)能、生物質(zhì)能等太陽能的轉(zhuǎn)換形態(tài))，屆時(shí)人們將適應(yīng)“低碳經(jīng)濟(jì)”和“低碳生活”。下列說法不正確的是()A．煤、石油和自然氣都屬于碳素燃料B．發(fā)展太陽能經(jīng)濟(jì)有助于減緩溫室效應(yīng)C．太陽能電池可將太陽能干脆轉(zhuǎn)化為電能D．目前探討菠菜蛋白質(zhì)“發(fā)電”不屬于太陽能文明解析：選D煤、石油和自然氣都屬于含碳元素的燃料，屬于碳素燃料；太陽能經(jīng)濟(jì)，不會產(chǎn)生溫室氣體；利用光能電池可將太陽能干脆轉(zhuǎn)化為電能；菠菜屬于綠色植物，是通過光合作用生成的，D說法不正確。太陽能與其他能源的關(guān)系：1．煤、石油、自然氣等化石燃料與太陽能有關(guān)嗎？提示：煤、石油、自然氣等化石燃料隱藏的能量來自太陽能。[例2][雙選]下列有關(guān)生物質(zhì)能的說法不正確的是()A．生物質(zhì)能是可再生能源B．生物質(zhì)能來源于太陽能C．焚燒生活垃圾發(fā)電是將生物質(zhì)能干脆轉(zhuǎn)化為電能D．玉米、高粱發(fā)酵制乙醇是生物質(zhì)能的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換解析：選CD生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量，生物質(zhì)能最終利用的結(jié)果：除釋放能量外，產(chǎn)生無污染的CO2和H2O，通過植物的光合作用，重新將太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，因此生物質(zhì)能是可再生的新能源，A正確；光—生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換本質(zhì)是光—化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，B項(xiàng)正確；焚燒生活垃圾發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程是：生物質(zhì)能→熱能→電能，C不正確；含淀粉較高的農(nóng)作物發(fā)酵制燃料乙醇是生物化學(xué)轉(zhuǎn)換，D不正確。(1)生物質(zhì)能是新能源，可以再生，合理利用不會造成環(huán)境污染。(2)生物質(zhì)能通過生物化學(xué)轉(zhuǎn)換可以制取CH4、乙醇等能源物質(zhì)，生物質(zhì)通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)換可以制取CH4、CO、H2等可燃性氣體。2．如何由玉米制取酒精？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：(1)(C6Heq\o(10O5n,\s\do4(淀粉))＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(酶))nC6Heq\o(12O6,\s\do4(葡萄糖))(2)C6H12O6eq\o(→,\s\up7(發(fā)酵))2C2H5OH＋2CO2↑葡萄糖[例3]H2是一種很有前途的能源，以水為原料大量制取H2，最志向的途徑是()A．2H2Oeq\o(=,\s\up7(太陽能),\s\do5())2H2↑＋O2↑B．C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CO＋H2C．3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Fe3O4＋4H2D．2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())2H2↑＋O2↑解析：選AB、C、D三項(xiàng)都要消耗傳統(tǒng)能源。而A項(xiàng)中太陽能是已被人類運(yùn)用的新能源，與傳統(tǒng)能源相比較，太陽能的優(yōu)點(diǎn)許多，而且是一般傳統(tǒng)能源無法比擬的。1．據(jù)報(bào)道，某國一集團(tuán)擬在太空建立巨大的集光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：2H2Oeq\o(=,\s\up7(激光),\s\do5())2H2↑＋O2↑。下列說法不正確的是()A．水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．氫氣是二次能源C．運(yùn)用氫氣作燃料有助于限制溫室效應(yīng)D．若用生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇儲存起來，可以改善生存環(huán)境解析：選A選項(xiàng)A中水的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；選項(xiàng)B中在自然界中氫氣無法干脆取得，是二次能源；選項(xiàng)C中氫氣的燃燒產(chǎn)物是水，化石燃料燃燒會產(chǎn)生二氧化碳，所以氫氣作燃料有助于限制溫室效應(yīng)；選項(xiàng)D中生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，則可以對二氧化碳進(jìn)行循環(huán)利用。1．能源的分類(1)一次能源和二次能源：(2)再生能源與非再生能源：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(再生,能源)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(在自然界中可以不斷再生并能得到不斷補(bǔ)充，,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿取?),非再生能源\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(經(jīng)過億萬年形成且儲量有限，短時(shí)間內(nèi)無法復(fù)原或循環(huán)再生能源。如),煤、石油、自然氣等。))))(3)常規(guī)能源和新能源：①常規(guī)能源：在肯定歷史時(shí)期和科學(xué)技術(shù)水平下，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的能源。如煤炭、自然氣、石油等。②新能源：采納先進(jìn)方法以及新發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)加以利用的能源。如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽堋⑸镔|(zhì)能、氫能等。2．化石燃料的缺點(diǎn)(1)化石燃料都是不行再生的，且總量有限；(2)燃燒化石燃料產(chǎn)生的SO2、NOx等嚴(yán)峻污染環(huán)境。3．新能源的優(yōu)點(diǎn)資源豐富，且有些可以再生，為再生性能源，對環(huán)境沒有污染或污染小。[例4]有關(guān)能源的下列說法不正確的是()A．煤、石油、自然氣均為化石能源B．化石能源是非再生能源C．氫能是可再生能源D．氫能、核能均是無污染的高效能源解析：選D煤、石油、自然氣屬化石燃料，屬非再生能源，A、B正確；氫能可再生且無污染，核能有污染，C正確，D錯(cuò)誤。能量之間的轉(zhuǎn)化2．下列過程中的能量轉(zhuǎn)化，屬于太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能的是()A．石油燃燒B．植物的光合作用C．核電站發(fā)電D．太陽能電池供電解析：選B石油燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽缓穗娬景l(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；太陽能電池供電是太陽能轉(zhuǎn)化為電能；植物的光合作用是太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。1．綠色能源是人類志向的能源，不會造成環(huán)境污染，下列能源不屬于綠色能源的是()A.氫能源B.太陽能C.風(fēng)能D.石油解析：選D環(huán)境污染對人類的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的障礙，這主要來自于三大化石燃料的燃燒、現(xiàn)代工業(yè)廢物的排放等。人類意識到環(huán)境污染的反作用后，提出了綠色能源、綠色化學(xué)等理念。氫能是氫氣燃燒供應(yīng)的，產(chǎn)物是水，無污染；太陽能是最清潔的能源；風(fēng)能的運(yùn)用也不會給環(huán)境帶來污染。石油是化石燃料，其中硫元素燃燒生成的二氧化硫、不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳、高溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物等都是污染物，因此石油不是綠色能源。2．下列能量利用屬于生物質(zhì)能利用的是()A．石油氣、自然氣用作家庭燃料B．農(nóng)村用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作燃料C．太陽能熱水器D．汽油多用于汽車燃料解析：選B石油氣、自然氣、汽油均屬于化石燃料，A、D錯(cuò)誤；農(nóng)村用沼氣池產(chǎn)生沼氣作燃料屬于生物質(zhì)能利用，B正確；太陽能熱水器屬于太陽能利用，C錯(cuò)誤。3．下列說法中不正確的是()A．電解水生成氫氣和氧氣時(shí)，電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能B．煤燃燒時(shí)化學(xué)能大部分轉(zhuǎn)變成熱能C．綠色植物光合作用過程中太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能D．白熾燈工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)變成光能解析：選D電解過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A正確；煤燃燒時(shí)化學(xué)能大部分轉(zhuǎn)變成熱能，少部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，B正確；綠色植物的光合作用過程