第二十二章_能源与可持续发展

知识点1能源及其分类课标要求结合实例,说出能源与人类生存和社会发展的关系。列举常见的不可再生能源和可再生能源能源的分类：(1)一次能源：___(选填“可”或“不可”)从自然界直接获取,如风能、地热能、核能、太阳能等。(2)二次能源：_____(选填“可”或“不可”)从自然界直接获取,如电能等。(3)可再生能源：可从自然界_________地得到,如_____、_______、水能等。(4)不可再生能源：消耗后不可_______从自然界得到补充,如化石能源、_____等。(5)化石能源：千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的,如_________________等。可不可源源不断风能太阳能短期内核能煤、石油、天然气知识点2核能太阳能课标要求知道核能等新能源的特点和可能带来的问题1.原子和原子核：(1)原子的组成：由带正电的_______和带负电的_____组成。(2)原子核的组成：由带正电的_____和不带电的_____组成。原子核电子质子中子2.核能：(1)概念：质量_____的原子核发生分裂或者质量_____的原子核相互结合时释放出的巨大能量。(2)获得核能的途径：裂变和聚变。①裂变：用中子轰击质量_____的铀235原子核,使其变成两个质量_________的原子核时释放出的巨大的能量。利用裂变释放出的能量可以制造_______,它是不可以控制的。②聚变：质量_____的原子核在超高温下结合成新的原子核释放出的巨大的能量。利用聚变释放出的能量可以制造_____。(3)核电站：利用_____发电,核心设备是_________。较大较小较大中等大小原子弹很小氢弹核反应堆核能3.太阳能：(1)本质：太阳内部氢原子核在超高温下发生_____,释放出的巨大核能。(2)利用。①用集热器把物质_____。②用太阳能电池把_____能转化为___能。聚变加热太阳电1.能量转移和转化的方向性：能量的转移和转化过程是有____性、_______的。2.能源的可持续发展：(1)_____能源的利用率,_____能源使用对环境的破坏。(2)发展新的_____能源。知识点3能源与可持续发展课标要求了解我国和世界的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识方向不可逆减少提高理想如图所示是一种风光互补式路灯,该路灯装有风力和太阳能发电装置。(1)太阳能、风能是次能源;也是(选填“可再生”或“不可再生”)能源。(2)白天,太阳能电池板将能转化为电能;有风时,小风扇将能转化为电能,并将电能储存在蓄电池中,这时能转化为能。(3)太阳是一个巨大的“核能火炉”,核能的获得是核_____(选填“裂变”或“聚变”)。参考答案：(1)一可再生(2)太阳风电化学(3)聚变高频考点1能源的分类中考题眼①化石能源②一次能源、二次能源③可再生能源、不可再生能源按产生方式分类按利用现状分类按是否可以再利用分类分类举例一次能源常规能源可再生能源水能、生物质能等不可再生能源煤、石油、天然气等新能源可再生能源太阳能、地热能、潮汐能、风能等不可再生能源核能二次能源如电能、沼气、汽油、焦炭、蒸汽、工业余热等【方法技巧】能源的种类辨析(1)辨别一次能源与二次能源：一次能源是从自然界中直接获得的天然能源;二次能源不能从自然界中直接获得,必须经过一次能源的消耗才能够得到。(2)可再生能源与不可再生能源都是相对一次能源而言的,只有自然界中现存的、可直接取用的能源才属于这一范畴。【拓展延伸】生物质能生物质能,就是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。【典例1】下列一次能源中,属于可再生能源的是()A.风能B.核能C.石油D.天然气【思路导引】判断关键是分析能否在短期内得到补充。【精讲精析】选A。本题考查能源的分类。石油、天然气是化石能源,在短时间内很难恢复,属于不可再生能源;核能也属于不可再生能源。故选A。高频考点2核能的应用中考题眼①裂变及其链式反应②聚变与裂变的区分③核能的和平利用④核废料的处理1.应用——核电站(核反应堆)：(1)原理。(2)能流图：2.特点：(1)消耗的燃料少、废渣少。(2)成本低,在一些发达国家核能已成为常规能源,我国的核电事业发展也很快。(3)特别适合缺少煤、石油和水力资源的地方。(4)需防止放射性物质的泄漏,避免放射性污染,确保安全。(5)核电站使用过的核燃料——核废料,由于具有放射性,一般深埋在人烟稀少的地方。【拓展延伸】当今的核武器原子弹是第一代核武器,“原子弹”是利用核裂变原理——由中子轰击铀235或钚239,使其原子核裂开产生巨大能量,包括冲击波、瞬间核辐射、电磁脉冲干扰、核污染、光辐射等杀伤作用。“氢弹”是第二代核武器,是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。氚和氘聚变产生比原子弹更加巨大的能量,对于相同质量的核燃料,氢弹的聚变反应放出的能量是铀核裂变反应放出能量的4倍以上;而且氢弹爆炸实际上是两颗核弹爆炸(原子弹和氢弹),所以说氢弹的威力比原子弹更大。当然,不能用大当量的原子弹与小当量的氢弹来比较了。第三代核武器是中子弹,以氘和氚聚变原理制作,以高能中子为主要杀伤力的核弹。第四代核武器是核定向能武器,正在研制中,因为这些核弹不产生剩余核辐射,因此可作为“常规武器”使用,主要种类有：反物质弹、粒子束武器、激光引爆核炸弹、干净的聚变弹、同质异能素武器等。第四代的另一特点是突出某一种效果,如突出电磁效应的电磁脉冲弹,使通讯信号混乱。它可以使高能激光束、粒子束、电磁脉冲等离子体定向发射,有选择地攻击目标。能量更集中,有可控制的特殊杀伤破坏作用。【典例2】下列关于核能的说法中,正确的是()A.核能和煤、石油一样都是常规能源,而不是新能源B.核能和太阳能、风能、水能一样都是可再生能源C.原子核发生裂变和聚变都会释放巨大的能量,这就是核能D.氢弹的爆炸就是核裂变发生链式反应的结果【思路导引】解答本题的关键点：(1)核能的理解。(2)裂变与聚变的区别。(3)原子弹、氢弹的原理。【精讲精析】选C。本题考查对核能的理解。能源家族的种类很多。煤、石油、天然气是通常使用的能源,属于常规能源;核能是20世纪中叶以来才被利用的,属于新能源,也属于不可再生能源。天然气是化石能源,用完了就没有了,属于不可再生能源,太阳能、生物质能属于可再生能源。原子弹是核裂变发生链式反应的结果,而氢弹是发生核聚变的结果。【失误档案】核能是原子核发生变化时释放的能量,不是原子核具有的内能,也不是物质发生化学反应的化学能。【变式训练】2011年3月11日,日本地震导致福岛核电站发生爆炸,引起人们极度恐慌,向全球敲响安全利用核能的警钟。核电站的核反应堆中发生的是核(选填“聚变”或“裂变”),此次核电站爆炸引起人们恐慌的原因是(写出一点即可)。【解析】本题考查核裂变和核聚变的问题。核能的利用有裂变和聚变两种方式,裂变分：可控核裂变,如核电站的核反应堆的核裂变;不可控核裂变,如原子弹爆炸时的裂变。聚变是不能控制的。由于核电站爆炸后会发生核泄漏,发生核辐射,故引起人们的恐慌。答案：裂变发生核辐射2011年3月11日,日本发生了里氏9.0级特大地震,福岛第一核电站机组相继发生爆炸,原因是冷却系统故障。即使停堆,反应堆的温度也会快速升高,进而发展到燃料熔化等事故发生。如图是正常状态核电站的示意图。(1)从反应堆到发电机,能量的转化过程是：核燃料的能→水的能→汽轮机的机械能→发电机的能。(2)用水作循环冷却剂,原因是水的较大。【解析】(1)反应堆释放出的是核能,在反应堆中转化为水的内能;水受热变成高温高压的蒸汽冲出涡轮,转化为机械能,从而带动发电机发电,输出电能。(2)水的比热容较大,相同质量的水和其他物质作冷却剂,水能带走更多的热量。答案：(1)核内电(2)比热容高频考点太阳能及其应用中考题眼①太阳能的实质②太阳能的利用③太阳能的优点1.能源宝库：太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源。生物质能、风能、化学能、海洋能、水能等都来自太阳能。广义来说,太阳能包含以上各种可再生能源。2.优点：(1)普遍：处处皆有,可直接开发和利用。(2)无害：开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁的能源之一。(3)巨大：现今世界上可以开发的最大能源。(4)长久：太阳的能量是用之不竭的。3.利用方式：(1)直接转化为内能。(2)用太阳能电池把太阳能转化为电能。【典例】太阳能清洁无污染,是人类能源的宝库。太阳能属于(选填“一次”或“二次”)能源。太阳能是在太阳内部氢原子核发生释放出的能。【思路导引】解答本题的关键点：(1)太阳能的来源是核聚变;(2)太阳能是直接从自然界获得的能源。【精讲精析】太阳能可以直接从自然界中获取,不是通过人类加工获得,属于一次能源。太阳能是太阳内部原子核发生聚变释放的能量。答案：一次聚变【方法归纳】(1)在利用太阳能加热时，一般将物体涂成黑色，黑色物体吸热能力强。(2)太阳灶(或太阳能热水器)、太阳能电池的转化效率为：QWQQ吸电太阳太阳和。【变式训练】充分利用太阳能,符合节能减排的理念。太阳能热水器(如图所示)已走进了千家万户,小明家的太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为2m2,热水器每平方米的面积上1h得到的太阳辐射能平均为2.52×106J,热水器仅能把接收的太阳能的50%转化为水的内能,若光照3h可以使热水器内初温为20℃、质量为100kg的水温度升高多少摄氏度?[已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]【解析】太阳能热水器3h接收的热量：Q1=2.52×106×2×3J=1.512×107J100kg的水吸收的热量：Q2=50％Q1=50％×1.512×107J=7.56×106J100kg的水升高的温度：答案：18℃623Q7.5610Jt18cm4.210J/(kg)100kg℃℃1.某市的能量资源正在逐步得到应用。下列能源中属于不可再生能源的是()A.太阳能B.潮汐能C.天然气D.风能【解析】选C。本题考查能源的分类。使用之后可以在短时间内从自然界中再次产生的能源是可再生能源,使用之后短时间内无法在自然界中再次产生的能源是不可再生能源。因此,煤、石油、天然气等化石能源和核能是不可再生能源。太阳能、水能、风能、潮汐能等是可再生能源,故选C。2.在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天,人类应特别重视下列哪种能源的利用()A.太阳能B.煤炭C.石油D.天然气【解析】选A。本题考查新能源的相关知识。B、C、D三项中都是化石燃料,属于不可再生能源,且在利用时都有有害气体排出,污染大气,而太阳能清洁环保、节能,是当前需大力开发和利用的新型能源,故选A。3.福州江滨大道缤纷园入口处安装了两盏“风光互补”景观节能灯,如图所示,它“头顶”小风扇,“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是()A.太阳能电池板是将太阳能转化为电能B.小风扇是用来给太阳能电池板散热的C.小风扇是风力发电机,将电能转化为机械能D.蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能【解析】选A。本题考查能量的转化。太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能,A项正确;小风扇是风力发电机,工作时将机械能转化为电能,B、C项错;蓄电池放电时,将化学能转化为电能,D项错。4.芜湖核电项目已定址繁昌县荻港镇徐圩村芭茅山。核电站所用的核燃料属于(选填“可再生”或“不可再生”)能源,在反应堆中,核燃料发生释放出大量的核能,最后发电机利用原理产生电。芜湖核电项目建成后,四台机组年发电总量约为3×1010kW·h,这些电能相当于完全燃烧kg的烟煤释放出的热量(烟煤的热值为3×107J/kg)。【解析】本题考查核能的利用。核电站的核心是核反应堆,它以铀为核燃料,反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,内能转化成汽轮机的机械能,带动发电机利用电磁感应原理转化为电能,Q=W=3×1010kW·