浙江省高三化學(xué) 第5單元20講 太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用課件

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1、 1能源 (1)能源發(fā)展的三個(gè)階段 柴草時(shí)期化學(xué)能源時(shí)期(煤、石油、天然氣為主要能源)多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期 (2)能源的分類 2化石燃料 (1)化石燃料中蘊(yùn)藏的能量實(shí)際上也是來(lái)自_。 (2)重要的化石燃料：_。 (3)煤的綜合利用的主要途徑是：_，它們均屬于化學(xué)變化。太陽(yáng)能煤、石油、天然氣氣化、液化和干餾 3太陽(yáng)能的利用 (1)地球上最基本的能源是太陽(yáng)能，太陽(yáng)能以_的形式傳送到地面，綠色植物通過(guò)_吸收太陽(yáng)能，動(dòng)物食用植物體內(nèi)的_間接利用太陽(yáng)能。化石燃料蘊(yùn)藏的能量也來(lái)自遠(yuǎn)古時(shí)期_所吸收利用的太陽(yáng)能。 (2)人類所使用的能量絕大部分來(lái)源于_， 捕 獲 太 陽(yáng) 能 的 生 物 主 要 為 綠 色 植 物

2、， 通 過(guò)_把_轉(zhuǎn)化為_(kāi)；動(dòng)物體內(nèi)的淀粉、纖維素在酶的作用下，與水反應(yīng)分解為葡萄糖，葡萄糖氧化生成_，又釋放_(tái)。光波光合作用淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)生物體太陽(yáng)能光合作用太陽(yáng)能化學(xué)能二氧化碳和水能量 4生物質(zhì)能的利用 (1)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，獲得木炭、焦油和可燃?xì)怏w等品位高的能源產(chǎn)品，該方法又按其熱加工的方法不同，分為高溫干餾、熱解、生物質(zhì)液化等方法； (2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法，主要指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下，生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品； (3)利用油料植物所產(chǎn)生的生物油； (4)把生物質(zhì)壓制成成型燃料(如塊型、棒型燃料)，以便集中利用和提高熱效率。 5氫能的利用 (1)作為能源，氫有以下特點(diǎn) 所有元素中，

3、等物質(zhì)的量，氫質(zhì)量最輕。 所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。 氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形式貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。 除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142341 kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。 氫燃燒性能好、點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且溫度高，燃燒速度快。 氫本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。 氫能利用形式多，既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)

4、機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。 氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。 (2)大規(guī)模應(yīng)用氫能需解決的問(wèn)題 廉價(jià)的制氫技術(shù)。氫是一種二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價(jià)的制氫技術(shù)是各國(guó)科學(xué)家共同關(guān)心的問(wèn)題。 安全可靠的貯氫和輸氫方法，由于氫不易液化、易著火、爆炸，因此如何妥善解決氫的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題也就成為開(kāi)發(fā)氫能的關(guān)鍵。 化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換 【例1】從能源的可再生性角度來(lái)看，“在未來(lái)一個(gè)較短的時(shí)期內(nèi)，最有潛力替代石油的能源是生物質(zhì)能源。”下圖就是生物質(zhì)能源的生成

5、與利用的循環(huán)圖： 下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是() A光能生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)也是光能化學(xué)能的轉(zhuǎn)換 B為了減少化石燃料的使用，可在汽車中加入一定量的乙醇作為汽車燃料 C可表示圖中4的反應(yīng)式為：6CO26H2O C6H12O66O2 D圖中2生產(chǎn)的生物燃料主要成分為烴類D 光照 【解釋】眾多植物通過(guò)光合作用，吸收太陽(yáng)輻射能，將CO2和H2O轉(zhuǎn)為具有較高生物質(zhì)能的糖類，A正確；加油站銷售的汽車燃油，其中就有一部分為乙醇汽油，B正確；C的光合作用反應(yīng)式正確；汽油的主要成分為烴類，而圖中生物燃料主要成分常為烴的含氧衍生物，如乙醇，D錯(cuò)誤?！具w移訓(xùn)練1】 對(duì)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)中不正確的是( )A動(dòng)物體內(nèi)葡萄

6、糖被氧化成CO2是熱能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程B化石燃料和植物燃料燃燒時(shí)放出的能量均來(lái)源于太陽(yáng)C煤燃燒時(shí)，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能D白熾燈工作時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為光能【解釋】葡萄糖氧化放出熱量，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，A錯(cuò)。白熾燈工作時(shí)，電能只有一部分轉(zhuǎn)化為光能，還有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，D錯(cuò)?；剂虾椭参锶剂系哪芰扛緛?lái)自于太陽(yáng)能，B正確。煤燃燒時(shí)化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能，C正確。新能源的利用 【例】(江蘇省泰州市)每年的6月5日是“世界環(huán)境日”，2008年世界環(huán)境日主題是“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”，來(lái)自全球192個(gè)國(guó)家的談判代表于2009年12月718日聚焦丹麥?zhǔn)锥几绫竟?，召開(kāi)聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約第15次締約方會(huì)議，商

7、討2012年至2020年的全球減排協(xié)議。下列行為中不符合“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”宗旨的是()A發(fā)展水電，開(kāi)發(fā)新能源，如核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等，減少對(duì)礦物能源的依賴B限制化學(xué)發(fā)展，關(guān)?；て髽I(yè)，消除污染源頭C推廣煤的干餾、氣化、液化技術(shù)，提供清潔、高效燃料和基礎(chǔ)化工原料，挖掘使用價(jià)值D推廣利用微生物發(fā)酵技術(shù)，將植物桔桿、動(dòng)物糞便等制成沼氣以替代液化石油氣【解釋】發(fā)展水電，開(kāi)發(fā)新能源，減少對(duì)礦物能源的依賴，利用技術(shù)手段提高化工原料的使用價(jià)值，利用微生物發(fā)酵技術(shù)等都符合“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”的宗旨，ACD正確。促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)不意味著不發(fā)展化工生產(chǎn)，B錯(cuò)?！具w移訓(xùn)練2】氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫

8、做能源的燃料電池汽車備受青睞。我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號(hào)”，已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)邁進(jìn)。氫能具有的優(yōu)點(diǎn)包括()原料來(lái)源廣易燃燒、熱值高貯存方便制備工藝廉價(jià)易行A BC D【解釋】地球上水是多的，但是用水得到氫氣的制備工藝并不是廉價(jià)易行。能源問(wèn)題是高考考查的一個(gè)熱點(diǎn)，開(kāi)發(fā)利用新能源、清潔能源是絕大多數(shù)同學(xué)都熟知的內(nèi)容，進(jìn)一步考查這方面的知識(shí)是高考的一個(gè)明顯趨勢(shì)，水是廣泛的氫來(lái)源，但是氫氣貯存不方便，制備時(shí)候要消耗大量能源。1.下列對(duì)城市廢棄物中生物質(zhì)能利用不合理的是( ) A把廢棄物運(yùn)到鄉(xiāng)下找個(gè)地方填埋掉 B對(duì)廢棄物進(jìn)行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供暖和發(fā)

9、電 C把廢棄物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)換獲取CH4 D讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃性氣體 A 【解釋】現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)提高物質(zhì)的利用率。對(duì)于廢棄物，可以進(jìn)行焚燒處理，用于供暖和發(fā)電，也可以利用微生物技術(shù)轉(zhuǎn)化成沼氣即CH4或其他熱值較高的可燃性氣體，BCD正確。如果直接將廢棄物掩埋降低了利用率，同時(shí)可能改變土壤結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)。2.下列過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，屬于太陽(yáng)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(yáng)能電池供電【解釋】石油燃燒屬于化石燃料的利用，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；植物的光合作用是利用太陽(yáng)能的最成功形式，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能；核電站發(fā)電是

10、核能利用，將核能轉(zhuǎn)化為電能；太陽(yáng)能電池供電是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。 B 3.(2010上海)下列做法不能體現(xiàn)低碳生活的是( ) A減少食物加工過(guò)程 B注意節(jié)約用電 C盡量購(gòu)買本地的、當(dāng)季的食物 D大量使用薪柴為燃料 C 4.火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑液態(tài)雙氧水，當(dāng)它們混合反應(yīng)時(shí)，即產(chǎn)生水蒸氣和氮?dú)?，并放出大量的熱。已?.4 mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應(yīng)，生成氮?dú)夂退魵猓懦?56.65 kJ的熱量。 (1)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_N2H4(l)2H2O2(l) N2(g)4H2O(g)H641.63 kJmol1。 (2)又知H2O(l) H2O(g) H44kJmol1，則16 g液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是_kJ。 (3)此反應(yīng)用于火箭推進(jìn)，除釋放大量的熱和快速產(chǎn) 生 大 量 氣 體 外 ， 還 有 一 個(gè) 優(yōu) 點(diǎn) 是_。生成N2和H2O，對(duì)環(huán)境無(wú)污染408.82