化學能與電能____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．了解太陽能、生物質能和氫能的開發(fā)利用及其前景。2．了解常見的新能源開發(fā)利用。知識點一．太陽能的利用1．太陽能的利用能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎。地球上最基本的能源是太陽能。實例能量轉化方式直接利用光合作用光能轉化為化學能太陽能熱水器光能轉化為熱能太陽能電池光能轉化為電能光解水制氫氣光能轉化為化學能間接利用化石燃料太陽能間接轉化為化學能2．太陽能利用的能量轉化方式被吸收的太陽能eq\o(―――→,\s\up15(化學反應),\s\do15(1))化學能eq\o(―――→,\s\up15(化學反應),\s\do15(2))熱能、光能或電能(1)太陽能轉化為化學能：①物質轉化：在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素。②化學反應：6CO2＋6H2Oeq\o(――→,\s\up15(光),\s\do15(葉綠素))C6H12O6＋6O2。③能量轉化：光能―→化學能。(2)化學能轉化為熱能：①物質轉化：動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉化為葡萄糖，其氧化生成二氧化碳和水，釋放出熱量，供給生命活動的需要。②化學反應為：(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(――→,\s\up15(催化劑),\s\do5())nC6H12O6；C6H12O6＋6O2―→6H2O＋6CO2。③能量轉化：化學能―→熱能。3．能量之間的轉化知識點二．生物質能的利用1．來源生物質能來源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量。生物質包括農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等。2．利用方式(1)直接燃燒若用纖維素代表植物枝葉的主要成分，則其燃燒的化學方程式為：(C6H10O5)n＋6nO2eq\o(――→,\s\up15(點燃))6nCO2＋5nH2O。(2)生物化學轉換①制沼氣a．沼氣的成分：主要是甲烷，還含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。b．應用：制氣體燃料和優(yōu)質肥料。②制乙醇含糖類、淀粉較多的農(nóng)作物，在催化劑存在下，經(jīng)水解和細菌發(fā)酵，可以制得乙醇，反應方程式為：(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(――→,\s\up15(酶))nC6H12O6，C6H12O6eq\o(――→,\s\up15(酶))2C2H5OH＋2CO2↑。(3)熱化學轉換使生物質在一定條件下發(fā)生化學反應，產(chǎn)生熱值較高的可燃氣體。知識點三．氫能的開發(fā)與利用1．氫能的優(yōu)點(1)完全燃燒放出的熱量多(2)原料是水，來源廣(3)燃燒產(chǎn)物是水，無污染2．氫能利用存在的問題(1)廉價的制氫技術——首要難點。原因：制氫需要消耗大量的能量且效率低。(2)安全可靠的貯氫和輸氫方法——關鍵。原因：H2易汽化、易燃、易爆。3．氫能產(chǎn)生與利用的途徑(1)氫能的產(chǎn)生：①水煤氣法：原理：eq\a\vs4\al(,,C＋H2Og\o(=====,\s\up15(高溫),\s\do5())CO＋H2，,CO＋H2Og\o(=====,\s\up15(高溫),\s\do5())CO2＋H2；)缺點：原料為化石燃料，不可再生②電解法：原理：eq\a\vs4\al(2H2O\o(=====,\s\up15(通電),\s\do5())2H2↑＋O2↑；)缺點：消耗大量電能③光解法：原理：ⅰ在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用太陽能分解水制氫氣。ⅱ利用藍綠藻等低等植物和微生物在陽光作用下分解水釋放出氫氣。缺點：資源可再生，對環(huán)境無污染(2)氫能的利用方式：①利用氫和氧化劑發(fā)生反應放出熱能；②利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學反應直接獲取電能；③利用氫的熱核反應釋放出核能，這是氫能的一種特殊應用。類型一．能源的開發(fā)、利用與轉化例1．下列關于能源利用的說法中正確的是A．貯氫材料在使用中，氫分子被吸收時，在合金表面解離變成氫原子，同時放出熱量B．對城市廢棄物進行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供暖和發(fā)電C．使用化石燃料不會帶來環(huán)境污染問題D．將氫氣作為燃料使用的優(yōu)點之一是成本低解析：貯氫材料與氫分子生成了金屬氫化物，在這一過程中，氫分子變成原子的過程是化學鍵斷裂的過程，屬于吸熱過程，A項錯誤；發(fā)達國家對城市廢棄物的處理方式主要是焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供暖和發(fā)電，B項正確；化石燃料在使用過程中往往會造成一定的環(huán)境污染問題，C項錯誤；氫氣的主要來源是水，由水制得氫氣的成本較高，所以推行進度緩慢，D項錯誤。答案：B例2．人類將在未來幾十年內(nèi)逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態(tài))，屆時人們將適應“低碳經(jīng)濟”和“低碳生活”，下列說法不正確的是A．煤、石油和天然氣都屬于碳素燃料B．發(fā)展太陽能經(jīng)濟有助于減緩溫室效應C．太陽能電池可將太陽能轉化為電能D．目前研究菠菜蛋白質“發(fā)電”不屬于太陽能文明解析：煤、石油、天然氣都是有機物，屬于碳素燃料，A正確；發(fā)展太陽能可以減少化石燃料的使用，減少CO2的排放，B正確；太陽能電池可將太陽能轉化為電能，C正確；菠菜中的蛋白質是間接利用太陽能合成的，研究菠菜蛋白質“發(fā)電”屬于太陽能文明。答案：D2．有專家指出如果對燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合，使之能夠實現(xiàn)循環(huán)利用，那么，不僅可以消除對大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機。在此構想的物質循環(huán)圖中太陽能最后轉化為A．化學能B．熱能C．生物能D．電能解析：燃料eq\o(――→,\s\up14(太陽能),\s\do14())燃燒產(chǎn)物＋熱能。答案：B類型二．能源的含義及分類例1．從另外一個角度講，能源又可劃分為一級能源和二級能源。自然界以既成形式提供的能量稱為一級能源；需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源，氫氣是一種高效而沒有污染的二級能源，它可以由自然界中大量存在的水來制取，反應如下：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題：(1)下列敘述正確的是A．電能是二級能源B．水力是二級能源C．天然氣是一級能源D．焦爐氣是一級能源(2)關于用水制取二級能源氫氣，以下研究方向不正確的是A．構成水的氫和氧都是可以燃燒的物質，因此可以研究在水不分解的情況下使氫成為二級能源B．設法將太陽光聚集，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣C．尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣同時釋放能量D．尋找特殊的化學物質，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取氫氣解析：(1)水力應是一級能源，焦爐氣是二級能源。焦爐氣是煤高溫干餾后生成的混合氣體，故是依靠煤這種能源間接制取的二級能源。(2)A項混淆了元素、分子、單質的概念，錯誤；C中水分解成氫氣的過程應是吸熱過程而非放熱過程。答案：(1)AC(2)AC例2．有關能源的下列說法不正確的是A．煤、石油、天然氣均為化石能源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：煤、石油、天然氣屬化石燃料，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錯誤。答案：D基礎演練一．選擇題1．下列有關太陽能的說法不正確的是A．太陽能以光波形式傳送到地面B．化石燃料蘊藏的能源來自太陽能C．太陽能是潔凈能源，不污染環(huán)境D．食用植物體內(nèi)的淀粉、蛋白質等屬直接利用能源2．下列有關太陽能的利用方式以及列舉的實例錯誤的是A．直接利用太陽輻射能的基本方式有四種：光—熱轉換、光—電轉換、光—化學能轉換和光—生物質能轉換B．太陽能熱水器是一種光—熱轉換形式C．綠色植物進行的光合作用，是一種光—生物質能轉換，它的本質是光—化學能轉換D．將電能通過用電器進行照明的過程是一種光—電能轉換過程3．下列化學變化中，能量的轉化形式表示不正確的是A．Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up14(放電),\s\do14(充電))Zn(OH)2＋2Ag，充電時化學能轉化為電能B．2H2＋O2eq\o(=====,\s\up14(點燃))2H2O，化學能轉化為熱能C．6H2O＋6CO2eq\o(――→,\s\up14(光),\s\do14(葉綠素))C6H12O6＋6O2，太陽能轉為化學能D．CaCO3eq\o(=====,\s\up14(高溫))CaO＋CO2↑，熱能轉化為化學能4．生物質能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內(nèi)部的能量。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源。下列有關說法不正確的是A．農(nóng)村通過雜草和動物的糞便發(fā)酵制沼氣，沼氣的主要成分是甲烷B．全國推廣使用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物發(fā)酵產(chǎn)生C．為減小對化石燃料的依賴，可在農(nóng)村大量燃燒秸稈D．開發(fā)生物質能有利于環(huán)境保護和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展5．目前利用太陽能最廣泛的利用方式是A．光—熱轉換B．光—化學能轉換C．化學能—電能轉換D．電能—化學能轉換6．利用太陽能，使燃料循環(huán)使用有如下構思和方案：①CO2光能CO+O2，②2H2O光能2H2+O2，③2N2+6H2O光能4NH3+3O2，④CO2+2H2O光能CH4+2O2，要實現(xiàn)上述轉變，關鍵是A．如何使物質吸收光能轉變?yōu)槠渌镔|B．尋找催化劑C．利用光能D．利用綠色植物二．填空題7．分析下圖，回答以下問題：氫能的產(chǎn)生與利用途徑(1)水電解生成H2，首先要解決的問題是________________________________________。(2)標準狀況下，11.2LH2燃燒生成液態(tài)的水，放出QkJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式：________________________________。(3)氫氣作為理想的“綠色能源”的主要理由有_______________________________________。(4)氫氧燃料電池是氫能源利用的一個重要方向。氫氣在________極上發(fā)生________反應，氧氣在________極上發(fā)生________反應。8．判斷正誤，對的打“√”，錯的打“×”。(1)沼氣燃燒只有CO2和H2O，無大氣污染物。()(2)利用植物桔稈制沼氣屬熱化學轉換。()9．今有兩反應：①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，②NaH＋H2O===NaOH＋H2↑?；卮饐栴}：(1)指出H2O的作用：反應①____________，反應②____________。(2)反應①中的ΔH____________0(填“>”或“<”)。鞏固提高一．選擇題1．下列關于能量轉換的認識中，不正確的是A．AgBr見光分解時，主要是光能轉化為化學能B．甲烷燃燒是將全部的化學能轉化為熱能C．電池長時間使用會發(fā)熱，說明部分化學能轉變成熱能D．光合作用是將太陽能轉化成化學能2．（多選）下列有關能量轉換的說法正確的是A．煤燃燒是化學能轉化為熱能的過程B．化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能C．動物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉變成化學能的過程D．植物通過光合作用將CO2轉化為葡萄糖是太陽能轉變成熱能的過程3．（2015·常州高一檢測）人類將在未來幾十年內(nèi)逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”（包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態(tài)），屆時人們將適應“低碳經(jīng)濟”和“低碳生活”，下列說法不正確的是A．煤、石油和天然氣都屬于碳素燃料B．發(fā)展太陽能經(jīng)濟有助于減緩溫室效應C．太陽能電池可將太陽能轉化為電能D．目前研究菠菜蛋白質“發(fā)電”不屬于太陽能文明4．下列選項中能說明乙醇作為燃料的優(yōu)點的是①燃燒時發(fā)生氧化反應②充分燃燒的產(chǎn)物不污染環(huán)境③乙醇是一種再生能源④燃燒時放出大量熱量A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④5．（2015·江陰高一檢測）下列變化過程中表示的能量轉化關系錯誤的是A．植物光合作用：光能→生物質能B．電燈發(fā)光：電能→化學能C．木柴燒飯：生物質能→熱能D．太陽能熱水器：光能→熱能6．石油資源的短缺制約著多個行業(yè)的發(fā)展。針對這一現(xiàn)象，某學習小組提出如下應對方案，你認為不夠科學合理的是A．采用電解水法制取無污染的氫能B．完善煤液化制汽油的技術C．研制推廣以甲醇為燃料的汽車D．進一步提高石油加工工藝二．填空題7．(2015·嘉興高一檢測)閱讀材料，回答問題：(1)某無色液體A，在通電條件下能生成無色氣體B和C，B能使帶火星的木條復燃，C能在空氣中燃燒，發(fā)出淡藍色火焰且只生成A。A中所含的化學鍵是________。(2)能源可分為一次能源和二次能源。自然界以現(xiàn)存形式提供的能源稱為一次能源；需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。你認為C作為能源應稱________次能源。有人認為氣體C是一種優(yōu)質能源，你認為C作為能源最突出的優(yōu)點是________。(3)若已知1g氣體C燃燒生成液體A時放出142.9kJ熱量，試寫出其燃燒的熱化學方程式______________________。一．選擇題1．近年來，有科學家提出硅是“21世紀的能源”、“未來的石油”的觀點。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用，關于其有利因素的下列說法中你認為不妥當?shù)氖茿．硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料B．硅的來源豐富，易于開采，且可再生C．硅燃燒放出的熱量大，且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染較低，容易有效控制D．尋找高效催化劑，使二氧化硅分解產(chǎn)生硅的同時釋放能量，是硅能源大規(guī)模開發(fā)利用的一項關鍵技術2．下列關于能源和作為能源使用的物質的敘述中錯誤的是A．化石燃料物質內(nèi)部儲存著能量B．太陽能不能直接轉化為化學能C．物質的化學能可能在不同條件下轉變成熱能、電能為人類所用D．綠色植物發(fā)生光合作用時，將太陽能轉化為化學能儲存起來3．(雙選)下列有關能量轉換的說法正確的是A．煤燃燒是化學能轉化為熱能的過程B．化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能C．動物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉變成化學能的過程D．植物通過光合作用將CO2轉化為葡萄糖是太陽能轉變成熱能的過程4．下列對城市廢棄物中生物質能利用不合理的是A．把廢棄物運到鄉(xiāng)下找個地方填埋掉B．對廢棄物進行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供暖和發(fā)電C．把廢棄物進行生物化學轉換獲取CH4D．讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學反應，產(chǎn)生熱值較高的可燃性氣體5．可再生能源是我國重要的能源資源，在滿足能源需求、改變能源結構、減少環(huán)境污染、促進經(jīng)濟發(fā)展等方面具有重要作用。應用太陽能光伏發(fā)電技術，是實現(xiàn)節(jié)能減排的一項重要措施。下列有關分析不正確的是A．風能、太陽能、生物質能等屬于可再生能源B．推廣可再生能源有利于經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展C．上圖是太陽能光伏電池原理圖，圖中A極為正極D．光伏電池能量轉化方式是太陽能直接轉化變?yōu)殡娔?．(2015·連云港高一檢測)有效“減碳”的手段之一是節(jié)能，下列制氫方法最節(jié)能的是A．電解水制氫：2H2Oeq\o(=====,\s\up14(通電))2H2↑＋O2↑B．天然氣制氫：CH4＋H2Oeq\o(――→,\s\up14(高溫))CO＋3H2C．高溫使水分解制氫：2H2Oeq\o(=====,\s\up14(高溫))2H2↑＋O2↑D．太陽光催化分解水制氫：2H2Oeq\o(=====,\s\up14(TiO2),\s\do14(太陽光))2H2↑＋O2↑7．(雙選)有專家指出，如果將燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合變成CH4、CH3OH、NH3等的構想能夠變成現(xiàn)實，則下列說法中錯誤的是A．可消除對大氣的污染B．是化學能轉換為化學能的過程C．此題中的CH4、CH3OH、NH3等為一級能源(即自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源)D．可緩解能源危機8．南京將于2014年承辦世界青奧會。下列措施不符合低碳和零碳能源的是A．逐步利用太陽能等新能源代替化石燃料B．引進電動汽車，減少汽車尾氣排放C．全面推廣利用氫能，禁止在任何條件下利用任何化石燃料D．在西部和沿海地區(qū)興建風力發(fā)電站，解決能源問題二．填空題9．(2015·武漢高一檢測)氫氣是未來最理想的能源，科學家最近研制出利用太陽能產(chǎn)生激光，并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術：2H2Oeq\o(=====,\s\up14(激光),\s\do14(TiO2))2H2↑＋O2↑。制得的氫氣可用于燃料電池。試完成下列問題：(1)太陽光分解海水時，實現(xiàn)了從__________能轉化為________能，二氧化鈦作________。生成的氫氣，用于燃料電池時，實現(xiàn)________能轉化為________能。水分解時，斷裂的化學鍵為________，分解海水的反應屬于________反應(填“放熱”或“吸熱”)。(2)某種燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質，兩極上發(fā)生的電極反應分別為A極：2H2＋2O2－－4e－===2H2O；B極：O2＋4e－===2O2－。則A極是電池的________極，電子從該極________(填“流入”或“流出”)。10．(2015·泰州高一檢測)下列是用化學方程式表示的化學變化，請在每小題后的橫線上注明能量的轉化形式：(1)C2H5OH＋3O2eq\o(――→,\s\up14(點燃))2CO2＋3H2O：______________________________。(2)Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)eq\o(,\s\up14(放電),\s\do14(充電))2PbSO4＋2H2O(充電的過程)：_____________________。(3)Zn＋2MnO2＋2NH4Cleq\o(=====,\s\up14(放電))ZnCl2＋2MnOOH＋2NH3↑：___________________________。(4)2Mg＋O2eq\o(=====,\s\up14(點燃))2MgO：_______________________________________。(5)6CO2＋6H2Oeq\o(――→,\s\up14(光),\s\do14(葉綠素))C6H12O6＋6O2：____________________________。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一．選擇題1．人類將在未來幾十年內(nèi)逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態(tài))，屆時人們將適應“低碳經(jīng)濟”和“低碳生活”。下列說法不正確的是A．煤、石油和天然氣都屬于碳素燃料B．發(fā)展太陽能經(jīng)濟有助于減緩溫室效應C．太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能D．目前研究菠菜蛋白質“發(fā)電”不屬于太陽能文明2．下列敘述中，正確的是A．工業(yè)有機廢棄物、動物糞便不可能是生物質能B．生物質能一定是與生物有關的能量C．只有農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物中蘊含著豐富的生物質能D．垃圾處理廠可以把大量生活垃圾中的生物質能轉化為熱能、電能，減輕了垃圾占地給城市造成的壓力，大大改善了城市環(huán)境，增強了市民的環(huán)保意識3．下列能量利用屬于生物質能利用的是A．石油氣、天然氣用作家庭燃料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4．H2是一種很有前途的能源，以水為原料大量制取H2，最理想的途徑是A．2H2Oeq\o(=====,\s\up15(太陽能),\s\do5())2H2↑＋O2↑B．C＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up15(高溫),\s\do5())CO＋H2C．3Fe＋4H2O(g)eq\o(=====,\s\up15(高溫),\s\do5())Fe3O4＋4H2D．2H2Oeq\o(=====,\s\up15(通電),\s\do5())2H2↑＋O2↑5．據(jù)報道，某國一集團擬在太空建造巨大的集光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：2H2Oeq\o(=====,\s\up15(激光),\s\