新能源和新材料

新能源和新材料复习目标熟悉新能源、新材料的开发利用等现代科学技术知识；培养关注时代、关注科技应用的社会责任感，培养勇于探索的创新意识和知识的综合应用能力。知识规律1．新能源目前人类所消耗能源的70％来自矿物(化石燃料)的燃烧，随着社会的发展和人们生活水平的提高，对能源的需求量越来越大，而它对周围环境也将产生越来越大的，影响，且化石燃料终有枯竭之日。解决能源问题，一是要提高民众的节能意识，使用节能新技术、新产品如发展城市煤气、实行城市集中供热和联片供热、推广高效节能的工用和民用燃具?推广招气和太阳灶、开发机动车节能和尾气控制技术等．二是要积极开发再生清洁新能源(绿色能源)，是解决能源枯竭和环境污染的关键．当前新能源主要有：太阳能、核能、风能、海洋能、潮汐能、地热能等。根据我国国情，应大力发展水电和核电。2．新材料材料品种五花八门，琳琅满目，人们可以按照它们的性质不同，初步分为金属材料、无机非金属材料和有机合成高分子材料三大类．也可按照材料粒度的大小分为常规材料和纳米材料。在科学技术高度发达的今天：新材料更成为发展高新技术的重要物质基础。如信息高速公路是通过卫星通讯和光纤通讯来实现的，这就需要各种航天材料和光纤材料。人们早在1991年就发现了超导现象，但直到近年来高温超导材料的面世，才使超导技术在电力(超导电缆输，无电能损耗)、交通(磁力悬浮高速列车)、传感仪器、电脑等领域有了实际应用。各种半导体、陶瓷材料使得电子技术、高温技术得以发展，各种高分子材料丰富着人们的生活。新材料技术已经成为世界高新技术领域国际竞争的焦点之一。以高强度、高韧性、耐磨损、抗腐蚀等特性为代表的高性能结构材料，是当前世界各国高科技竞争的“热点”之一。如使用陶瓷发动机可以把发动机的工作温度从1000℃提高．到1300℃，甚至1500℃以上，热效率从30％提高到50％，重量减轻20％，燃料节省30％～50％。医用生物材料包含种类繁多，用途广泛，在材料工艺中占有重要地位二美国科学家通过基因工程技术建构的一种“工程细菌”可以生产类似弹性、蛋白的聚合物，这种有弹性的蛋白与血管壁是兼容的，因而可用于人造血管。纳米材料是目前新材料研究中最富有活力的关键领域之一，并且对未来社会经济发展有着重要的影响。2000年，中国成功合成出纳米级同轴电缆；在世界上首次发现纳米金属具有超塑延展性，缩短了纳米材料和实际应用的距离。方法指导1．现代社会的飞跃发展，依靠的实质是能源的发展和开发，对现有能源的合理利用。所谓能源危机问题实际上是现有的几种工作机的能源问题。人类利用能量是为了做功，能化为功要有合适的装置，还要有适合的工作介质，这就涉及到物理学的知识。地球上的能量全来自于太阳能，这就涉及到生物学知识，因此，绿色能源这一社会热点，融理、化、生知识于一体。能源的利用，其实就是能量的转化过程。能量及其转化是物理、化学、生物学科中的一个重要内容，是理科综合试题的知识载体之一，灵活运用能量间的相互转化关系是解决该类问题的关键。能量间的转化关系如下：[例1](根据2002年浙江省部分重点中学联考理科综合试题改编)太阳把地面和空气晒热；太阳能转化为内能。晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为风能。太阳把水面和地面晒热，并使一部分水蒸发，蒸发的水气升到空中形成云，以雨水的形式落下来，流入江河．太阳能转化为水能．植物吸收太阳能，发生光合作用。太阳能转化为植物的化学能；植物作为食物被动物吃掉，又转化为动物的化学能，古代的动植物在地质变迁中变为煤、石油和天然气，转化为这些燃料的化学能。回答下列问题：(1)绿色植物光合作用时，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光量子，现植物进行光合作用放出32gO2，同时储存469kj的能量；绿色植物能量转化的效率约为(普朗克常数为h=6.63×10-34J·s)()A．9％B33％；C．56％D．79％(2)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应。这个核反应释放出来的大量能量就是太阳能源．①写出这个核反应。②这个核反应放出能量为多少(mP=1.0073μma=4.0015μme=0.00055μ1μ=1.66×10-27Kg)?(3)如图2－3－1是测定将太阳辐射能转化成电能的电路图，光电管加正向电压．①电源的极向为ab②若电流表读数为l0μA，则每秒钟从光q日扭发射的光屯子至少为多少个?…(4)动植擒P体、辩便*高—丰富的有b幽，储藏着大9的化晕能tVp上遵过缄苗盘醉生产招气．①渭气臭通过—二三二细苗在三—二条件T分解有枧废物而产生的．’’·；…①柑气的主要鼠分公甲挠：曰知ls申烷姗烧生成二氧化碳①沽态水，砍d5L6L)的热量，则g烷燃烧nt热化学方程式为·，(5)二次世界大战后．Ⅱ始T和平利用核能69曰代．到780年代，a曰c有厩座自行n计外Ⅱ式井月使用69覆*站。檀*坫中用校反应堆使重擅裂变．释放出目大能量。得的氢气．是遭过氨一氧姗抖电憾的装置实现化学能向电能的转化的．若电池a9电解属为鞋性，电池69qO反应为正袄——，负捉乙————·若电谴69辖出电流的电流强厦为^刷每小时睹合咸水一h(2知曰佛加德9常数Na--6，02X10z~moi,J，电子的电量，＝l，‘oXLO…：C)…㈠F：·：；．，·，解析：(1)植铀光合作用生戊l加IOl需吸收能量为：日NA^pOX6．02X10I，x：6；s3XⅣ“唁般器’1392．3H’：，能量利用享＝石器气X100X：#．7蚝：①dI＝d√＝C‘Xl；coQ—L001．~一l000：iX2)Xl66Xlo—”X9Xl少＝2；J9X10—”1-：(3)①光照射到B极板±激￡Cq于，桩A9枉接受t屯子SR入：极，所n。为正e，b为负G．’‘en—÷—苦需半当：“小“(4)O福气的产生晏Q视物通过厌氧①细菌在无氧的务件下发±分解反应而产生66．，、Q1molCHi媚毙故06t热量：；·。·dH＝一559UXlsXl5S十mol—’‘894．4b·m91—(s)橇据横R应中q荷守GIu质'歉守恒的规则，可mZ--92，5'=S6，根据化学中所学原子结构的知识，R，一日出Kr的原子结构a童田，并捧C酋元震在周期表中的位置．’：；，．rCs)用光分解水制梧的氢气在厣电漓中生成水；苦电解液是碱，其电捉反应可表示戊：贤拓厘应：2HI一4e—十40H-2~--4H20，正’极反应：O：十4e—十2HtO＝40H—；电解l小时的总电量为3600A；生成1Ⅲ1的水所需的电量为1．6X110y1，X6．02X10~*X2＝1．93X19~c，每小时生成水萨质量为o；336Akz．霄幕：(1)B(2)04}H一--IHe十2●—③Z＝2．39X10”¨(3)①负极正极②L2sXl011({)OR《(@缺氧⑦C汽(e)北口，(e)—兰COx(㈠~ZH,O：J)／、’’’。址——894．4H·mo]”(S)9236凹2^1a^S曰o(6)2H~O+Ze—＝Hx十2()H—40H‘一4／＝C＼十ztt~Oo336A：’：例2]能m是^类±存O发展n重要文撑Bg素．请日答下列有关能Q问题：(1)人类所使m66能量绝大部分来源于太”能，捕获太m能的生物主'为9eQ物，绿色植物能够n过光卉作mK大日能转化6化9Q，SC光合作用的总&应式根Gq《科举美日A}杂志在1971Q79'刊登的‘地球加能量资m)一文中提供的数据，到达地肆衰面90±mQ辐射通过光合作用途Q捉供Q舵^b：loxIC~N·s…．m过光合作用．每年约有u的太m舵转化为化6能．(2)人类开发月球c为时V远，科举探谓表明，A薛土壤中富t妃一3，其赍拣总量初步秸算qGlooZ一500万吨，A类Ⅱ发利B月壤中69甄一269意义是什么，·(3)煤、石油，X^气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能潭，被布为能m(用“肯蚜能Q壕‘新能踩”填充，T同)；而植幢、地热，海洋能、O气①及现在x有新的利用方式69女口能，m脆等被称为撞m．日本决定大规模开采晦床T面大量的冷冻日志g烷．m一9Ⅱ采成功，埤会导致^类历史上使月钳蜕料的又一墙革命，请问人类G，将开采的冷冻m态7烷属能Q。·÷4)关7用水剖取二级能O氢气，L上’研究方向不正确的A搁成水曰氢和'都是～C燃冕m罚厦胡Ⅱ，～O咒E水不分解66情RT使氢成为二级能源．^设法将太mA'焦，十生高n，使水分鼾产6氧、c寻拽高效催化剂t使水分解产生氯气，同时释故橇量n寻找特辨化学物质，用T开￡廉Ⅲ能m．n分解才制成氢气(5)水能盛f再生船嚣，Ⅵ持续m利用它来发电，为A类提供“涫洁”GJ能Q．若一*／J发*n木库¨平q流量为Q(m2·。’)，落差为^(m)，发屯效率为9则全年发电量A(kW．+—千Ⅱ·时)是塞?(6)2知(qHl005)。十。H20蟹3。CO．十3~CH4十雕量，请设想^这一条总反&6t实6Ⅲ值与意A解析：本屈广泛渺及物理，化学、生物等学科知识，对考生综合能力进行T全面考查．：(1)地球±的绿色扭榔通过光合作用把太臼能转变成植物体内的化学能储存起来，为人类和各种动物提供±存所雷的能量，因此绿色植猪的光合作用是根本的．这里，通过考紊光合作用n￡反应武，测曰学生分析、g解事物发晨变化n程66能力．每年由光合·作用使W＝4》XlO，kJ·9‘X刘5X24X60X60：＝1．26X10”kj的大m能转化为化学能．(2)对地外世界97解，对二十世纪自然莉学最藕发展状况39T解，也是节牛科学章养的组成部分．(3)*小题考l能B分类知识，幢¨源取j用技术牧n分盘：常见魄潭一*年大规模使用；新te6——K若干年来才Ⅱ始利用或过女利用过。现在x有斟b)利用方式，9瓤近待开发的梅底冷冻固态g烷．(4)用化学知识判断．5)水的密鹰为P‘lXlks·m”，在1，内流水重力势脂葫少了厶l‘／Qe女，转化成的电帽为d戽·?’袖^，即诙水电站发电功率为：9‘础^(w)由w＝n惜：全年发电总量为；A，w@iglOCOgc9d＝8780r~h(kw．h)(6)用秸秆、来草等农作物的废弃曲在K酵n巾产生沼气．为农村搔供髓8．答察：(1)6c02十6HIO—些!苎苎苎lCu。汽十eOI十L26X1011(2)’He将是人类V袄胡使用6Q清洁、安全、高靛的核口变发电燃料(3)常耀斩新(4)Ac(5)A：8760qA?干R!时；(6)利用枯杆；杂苹，树叶兽农作物的废弃物经犊生费发酵之后便有8气产生，它^农村毙掉的一种重要奉裤，也是扩大肥瘴，提高肥效b改蔷农村n生条件的重要措疙读我曰“西气东尊·工程S童田，回答T列问媳：(1)‘西气东输”I程的‘气·是指西部丰富的费S，其主要分布在盐n，’榴·是宿采用运辅方式．(2)‘西气东赣·工程共穿越戮国十省级行政e，终点是．该资潭主要供应地a：角洲．(3)’酉、东输”T程^有利于解决我日下列S顷中的资Q问题：丸水费癣紧张Ⅱ能8浪费严重cX材短缺Ⅱ自器费潭分布5生产力分布不相协n(4)*T沿线城市g用清洁燃料取代部分±产、生e十使月K煤炭，这特降低城布环境污染中5染的程度．(5)该盆地除±述资谭外，Z蕴藏着丰富6Q石泊资潭．&Y飞主要吉有和N科元豪，它是由蛆成的In合物．请写①石油燃烧过程的化学方程式．(6)石油加工dL的布月，从提高经济效益着服，应簇R，从Q境保护看来，r址66n择应S高N6Kn99布RG析中‘体现T唯物辩证法d6原殿．解析：本圮是考查西部开发dt热点问题，Ⅵ与化学、驻洁等学科R篡．＼)月锦塔里*盆地M气货源y发与’酉气东尊”I霹；(2：注意·看图说话’‘(，)酉部自热资慷6京筛技术萤Q的结合；(4)蛾少煤烟敏尘对大气帕朽染i＼5)该考点符用所学化学知识回答‘(6)从工业布局的基x原理方面考虐；体现丁瞀谴联羸的观点．菩案：(1)2热气塔X水管道(2)g上舟长江(3，D(4)x气(5)磺(C'(H)烃(垸烃、环G烃和芳(6)槽费市场上下R普遵联系2．信息、舵n⑦材料矗新技术革命的；大支柱，面材料x是信息①靛潭的物质基M，新材料的￡明又S理、化、2等多学科综古研究N成果．固此．新材料这一焦点将是理