2020版高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用课件 苏教版必

第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用1．了解太阳能、生物质能、氢能利用的现状。(重点)2．了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的技术难题。3．认识开发利用高效、清洁能源的重要性和迫切性。知识点一太阳能的利用1．太阳能的利用能源是人类生活和社会发展的基础。地球上最基本的能源是。实例能量转化方式直接利用光合作用光能转化为_______太阳能热水器光能转化为_____太阳能电池光能转化为_____光解水制氢气光能转化为_______间接利用化石燃料太阳能间接转化为________太阳能化学能热能电能化学能化学能2.太阳能利用的能量转化方式被吸收的太阳能――――→化学反应1化学能――――→化学反应2热能、光能或电能(1)太阳能转化为化学能：①物质转化：在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为，进而生成淀粉、纤维素。②化学反应：6CO2＋6H2O―――→光叶绿素C6H12O6＋6O2。③能量转化：光能―→化学能。葡萄糖(2)化学能转化为热能：①物质转化：动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，其氧化生成二氧化碳和水，释放出热量，供给生命活动的需要。②化学反应为：(C6H10O5)n＋nH2O―――→催化剂nC6H12O6；C6H12O6＋6O2―→6H2O＋6CO2。③能量转化：化学能―→热能。[自我诊断]1．下列有关太阳能的利用方式以及列举的实例错误的是()A．直接利用太阳辐射能的基本方式有四种：光—热转换、光—电转换、光—化学能转换和光—生物质能转换B．太阳能热水器是一种光—热转换形式C．绿色植物进行的光合作用，是一种光—生物质能转换，它的本质是光—化学能转换D．将电能通过用电器进行照明的过程是一种光—电能转换过程答案：D知识点二生物质能的利用1．来源_____及其加工产品所贮存的能量。2．利用方式(1)直接燃烧(用纤维素代表植物枝叶的主要成分)：化学方程式为：(C6H10O5)n＋6nO2――→点燃6nCO2＋5nH2O。植物(2)生物化学转化：①制沼气：沼气的成分：主要是，还含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。②制乙醇：化学反应：(C6H10O5)n＋nH2O――→酶nC6H12O6；C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2。(3)热化学转换：使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。CH4[自我诊断]2．判断正误，对的打“√”，错的打“×”。(1)沼气燃烧只有CO2和H2O，无大气污染物。()(2)利用植物秸秆制沼气属热化学转换。()答案：(1)×(2)×知识点三氢能的开发利用1．氢能的优点原料广—制取H2的原料是H2O，资源不受限制。|无污染—H2燃烧的产物是H2O，无污染且可循环利用。|热值高—是等质量汽油完全燃烧放出热量的3倍多。2．氢能利用存在的问题(1)廉价的制氢技术——首要难点。原因：制氢需要消耗大量的能量且效率低。(2)安全可靠的贮氢和输氢方法——关键。原因：H2易汽化、易燃、易爆。[自我诊断]3．H2是一种很有前途的能源，以水为原料大量制取H2，最理想的途径是()A．利用太阳能直接使水分解为H2B．以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H2C．以赤热的Fe和水反应生成H2D．由热电厂提供电能，利用直流电电解水产生H2答案：A要点一能源的分类及优缺点[典例1]有关能源的下列说法不正确的是()A．煤、石油、天然气均为化石能源B．化石能源是非再生能源C．氢能是可再生能源D．氢能、核能均是无污染的高效能源[解析]煤、石油、天然气属化石燃料，属于非再生能源，A、B正确；氢能可再生且无污染，核能有污染，C正确，D错误。[答案]D1．能源的分类(1)一次能源——在自然界中天然存在，可以直接取得而又没有经过加工或转换的能源。如煤炭、石油、风能、太阳能、水力、核能、地热能等。二次能源——由一次能源经过转换和加工为其他种类和形式的能源。如电力、煤气、蒸汽、汽油等。(2)再生能源——在自然界中可以不断再生，并有规律地得到补充的能源。如太阳能、风能、地热能、生物质能等。非再生能源——经过亿万年形成，短时期无法恢复或循环再生的能源。如煤炭、石油、天然气、核燃料等。(3)常规能源——在一定历史时期和科学技术水平下，已经被广泛应用的能源。如煤炭、天然气、石油等。新能源——采用先进方法以及新发展的先进技术加以利用的能源。如太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。2．化石燃料的缺点(1)化石燃料都是不可再生的，且总量有限；(2)燃烧化石燃料产生的SO2、NOx等严重污染环境。3．新能源的优点资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染小。绿色能源是人类理想的能源，不会造成环境污染，下列能源不属于绿色能源的是()A．氢能源B．太阳能C．风能D．石油答案：D要点二太阳能的利用[典例2]人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是()A．煤、石油和天然气都属于碳素燃料B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能D．目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明[解析]煤、石油和天然气都属于含碳元素的燃料，属碳素燃料；太阳能经济，不会产生温室气体；利用光能电池可将太阳能直接转化为电能；菠菜属于绿色植物，是通过光合作用生成的，D说法不正确。[答案]D太阳能与其他能源的关系要点三生物质能的利用[典例3]下列叙述正确的是()A．工业有机废弃物、动物粪便不可能是生物质能B．生物质能一定是与生物有关的能量C．只有农业废弃物、水生植物、油料植物中蕴含着丰富的生物质能D．垃圾处理厂可以把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能，减轻了垃圾占地给城市造成的压力，大大改善了城市环境，增强了市民的环保意识[解析]农业废弃物、水生植物、油料植物、工业有机废弃物、动物粪便等中蕴含着丰富的生物质能；生物质能是可再生的能源；生物质能不一定与生物有关。[答案]D1．生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。2．生物质能利用的实质是使生物质发生化学反应释放能量或生成新的能源物质。3．生物质能是新能源。要点四氢能的产生和利用途径[典例4]为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值[解析]2H2O===2H2↑＋O2↑是吸热反应，说明2molH2O的能量低于2molH2和1molO2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。[答案]C太阳能的利用[典例]《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：到达地球表面的太阳辐射能的几条主要路径：直接反射52000×109kJ/s以热能方式离开地球81000×109kJ/s水循环40000×109kJ/s大气流动370×109kJ/s光合作用40×109kJ/s请选用以上数据计算：(1)地球对太阳能的利用率约为______________。(2)通过光合作用，每年有________kJ的太阳能转化为化学能(每年按365天计算)。(3)每年由绿色植物通过光合作用(6CO2＋6H2O――――→光照叶绿体C6H12O6＋6O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系列出A的计算式。列式中缺少的数据用符号表示。A＝________kg。所缺数据的化学含义为______________________。[解析](1)地球对太阳能的利用，包括水循环和大气流动、光合作用三个方面的相关能量，不包括直接反射和以热能方式离开地球这两个方面的相关能量。利用能量占总能量的百分比就是地球对太阳能的利用率。(2)光合作用的能量就是太阳能转化为化学能的部分。(3)由(2)中的计算已知，在反应6CO2＋6H2O―→C6H12O6＋6O2中每年转化的总能量为1.26×1018kJ，要求求出与该能量相对的CO2的质量，若再知道与6molCO2相对应的能量值，问题就能解决。设与6molCO2相对应的能量值为QkJ，则有：6CO2＋6H2O―→C6H12O6＋6O2＋Q6×44×10－3kgQkJA1.26×1018kJA＝3.33×1017Qkg[答案](1)23.3%(2)1.26×1018(3)3.33×1017QQ为每生成1mol葡萄糖所需要吸收的能量(或：每消耗6molCO2所需吸收的能量)[随堂训练]1．自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是()①生物质能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②③D．①③④解析：自行车由人力驱动，消耗的是生物质能；电动自行车消耗的是电能；普通汽车的能源来自于汽油，消耗的是化学能。答案：B2．下列属于直接利用太阳辐射能方式的是()①光—热转换②光—电转换③光—化学能转换④光—生物质能转换A．①②③B．①③④C．①②④D．①②③④解析：直接利用太阳辐射能的方式有：①光—热转换；②光—电转换；③光—化学能转换；④光—生物质能转换。答案：D3．下列选项中能说明乙醇(酒精)作为燃料的优点的是()①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种可再生能源④燃烧时放出大量热能A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④解析：所有燃料的燃烧都发生氧化反应，这并不是乙醇作为燃料的优点。乙醇充分燃烧的产物是二氧化碳、水，对环境无污染，且放出大量的热量，这是乙醇作为燃料的优点。而煤、石油的燃烧会产生污染物SO2。由于许多植物发酵都可以制得乙醇，其燃烧产物又可通过光合作用变为糖分，最终变成制乙醇的原料，所以乙醇是一种可再生的能源。答案：D4．阅读材料，回答问题。(1)某无色液体A在通电的条件下能生成无色气体B和C，B能使带火星的木条复燃，C能在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰且只生成A。则B、C的化学式分别为______________、________________。(2)若已知每摩尔气体C燃烧后生成A液体时放出285.8kJ的热量，试写出其燃烧的热化学方程式____________________________。(3)能源可分为一级能源和二级能源。自然界以现有形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。有人认为，气体C是一种优质能源，你认为气体C作为能源的最突出优点是_________________________。答案：(1)O2H2(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/mol(3)燃烧产物是水，不造成污染