太阳能、生物质能和氢能的利用

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[学业达标]

1．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

D．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，属于碳素燃料；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

2．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

【解析】　光—热转换、光—电转换、光—化学能转换和光—生物质能转换是太阳能利用的基本方式，它们都是把光能转换成其他形式的能量的过程。D项是将电能转换成光能的过程。

【答案】　D

3．“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观像冰。1体积“可燃冰”可贮藏100～200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是 (　　)

A．“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源

B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源

C．“可燃冰”提供了水可能变成油的例证

D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷

【解析】　由“可燃冰”又称“天然气水合物”可知，“可燃冰”的可燃成分为天然气即CH4；由于CH4中不含N、S等可产生大气污染物的元素，故“可燃冰”可作为清洁能源；又由“1体积‘可燃冰’可贮藏100～200体积的天然气”可知，它有可能成为人类未来的重要能源；从以上分析可知，“可燃冰”并不是由H2O变化得来的，C不正确。

【答案】　C

4．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括(　　)

①原料来源广　②易燃烧、热值高　③储存方便

④制备工艺廉价易行

A．①②　　　　　　　 B．①③

C．③④ D．②④

【答案】　A

5．(2016·嘉兴高一质检)“绿色化学”要求从根本上减少乃至杜绝污染。下列对农作物收割后留下的茎秆的处理方法中，不符合“绿色化学”要求的是(　　)

A．就地焚烧 B．发酵后作农家肥

C．加工成精饲料 D．制造沼气

【解析】　农作物的茎秆就地焚烧会产生污染物，A项不符合“绿色化学”要求。

【答案】　A

6．“能源分类相关图”如图所示，下列四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是(　　)

【导学号：39700041】

A．煤炭、石油、潮汐能

B．水能、生物质能、天然气

C．太阳能、风能、沼气

D．地热能、海洋能、核能

【解析】　所列能源中属于新能源的是潮汐能、生物质能、太阳能、风能、沼气、地热能、海洋能、核能；来自太阳辐射的能源是煤炭、石油、水能、生物质能、天然气、太阳能、风能、沼气、海洋能(如海水温差能)；属于可再生能源的是水能、生物质能、太阳能、风能、沼气、海洋能。

【答案】　C

7．(双选)氢气虽然是一种理想的绿色能源，但目前仍处在研究、试验阶段，还未得到广泛应用，其原因可能是(　　)

A．氢气虽可由水制备获得，但水资源严重匮乏

B．氢气制备耗能巨大，廉价制氢技术尚未成熟

C．氢气贮存、运输等安全技术尚未很好地解决

D．氢气燃烧产物虽无污染，但其放出热量较少

【解析】　氢气是一种放出热量多、无污染的、理想的绿色能源，但目前仍处在研究、试验阶段，不是由于水资源的原因，我国淡水资源虽不是太多，但是海水资源比较丰富，A项错；氢气可以由水制备，但是需要消耗大量的能源，且不好贮存，这是根本原因。

【答案】　BC

8．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．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2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2 mol H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2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

9．美国现任总统奥巴马就环境问题公开表示，到2020年，美国将会把温室气体排放量削减到1990年水平的80%，此外美国将把新能源比重提高到30%。奥巴马还计划每年拿出150亿美元大举投资太阳能、风能和生物质能源等，并且举全国之力构建美国的低碳经济领袖地位。下列说法不正确的是 (　　)

A．CO2、甲烷都属于温室气体

B．用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体

C．太阳能、风能和生物质能属于新能源

D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能

【解析】　乙醇燃烧生成CO2，CO2为温室气体。

【答案】　B

10．阅读下面的叙述，回答有关问题。

“生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。作为人类解决能源危机重要途径之一的“生物质能”，主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学技术所改变。

(1)下面有关“生物质能”的说法，不正确的是 (　　)

A．利用生物质能就是间接利用太阳能

B．生物质能源是可再生的能源

C．生物质能源是解决农村能源的主要途径

D．生物质能的缺点是严重污染环境

(2)沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在隔绝空气的条件下发酵分解而成的气体，主要成分是甲烷。农村沼气池中发酵后的池底剩余物是很好的沤肥。下面有关结论中，错误的是 (　　)

A．沼气是一种清洁的能源

B．使用沼气作能源可以保护森林

C．使用沼气给农民的生活带来了不便

D．使用沼气是对化学能的充分利用

【解析】　(1)生物质燃烧的生成物主要是CO2，对环境的污染程度较低，D错误。

(2)使用沼气能源可以减少其他能源的使用，进而保护森林。

【答案】　(1)D　(2)C

11．沼气是一种廉价的能源。农村有大量的秸秆、杂草等农业废弃物，它们经微生物发酵以后，便可产生沼气，可以用来点火做饭。

(1)直接燃烧植物的枝叶是原始的取热方式，燃烧的化学反应为

_____________________。

(2)煤的主要成分是碳，写出煤和沼气中的主要成分燃烧过程的化学方程式：

____________________________________________________________；

____________________________________________________________。

其中对环境污染小的一种燃料是________________________________。

(3)我国农村大约有700万个沼气池，试说明使用沼气池有哪些优点？

答：_______________。

若建立沼气发电站，可以实现把________能转化为电能。

【解析】　将植物的秸秆、叶、根等转化为沼气，既扩大肥源，又改善农村的卫生条件，而且燃料的利用率得以提高，还可以将生物质能转化为电能。

【答案】　(1)(C6H10O5)n＋6nO26nCO2＋5nH2O

(2)C＋O2CO2、CH4＋2O2CO2＋2H2O　沼气

(3)使用沼气池可使粪肥熟化、提高肥效、降低农业生产成本；可解决农村能源问题，改善卫生条件；可替代煤，减少大气中的粉尘和酸雨的形成，减少环境污染(合理答案即可)　生物质12．阅读材料，回答问题：

(1)某无色液体A，在通电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。A中所含的化学键是________。

(2)能源可分为一次能源和二次能源。自然界以现存形式提供的能源称为一次能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。你认为C作为能源应称________次能源。有人认为气体C是一种优质能源，你认为C作为能源最突出的优点是________。

(3)若已知1 g气体C燃烧生成液体A时放出142.9 kJ热量，试写出其燃烧的热化学方程式_________________。

【解析】　(1)根据题中条件可以判断：无色液体A是水，1个水分子中含有2个H—O共价键；B是氧气，C是氢气。(2)自然界中没有氢气，需要用其他物质为原料进行制备，所以氢气属于二次能源；氢能作为燃料的优点是：来源丰富(水)，单位质量的氢燃烧时产生的热量多，最突出的优点是氢气燃烧的唯一产物是水，燃烧后不产生污染。(3)2 mol氢气(4 g)完全燃烧生成液体水时放出的热量为4×142.9 kJ＝571.6 kJ，其ΔH＝－571.6 kJ·mol－1。

【答案】　(1)共价键　(2)二　无污染

(3)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

[能力提升]

13．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改变能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术，是实现节能减排的一项重要措施。

下列有关分析不正确的是(　　)

A．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源

B．推广可再生能源有利于经济可持续发展

C．上图是太阳能光伏电池原理图，图中A极为正极

D．光伏电池能量转化方式是太阳能直接转化变为电能

【解析】　A、B说法正确；由图中的电流方向可知，A极应为负极，C不正确；光伏电池发电是将光能直接转化为电能，D正确。

【答案】　C

14．(双选)已知反应Na2SO4·10H2ONa2SO4·nH2O＋(10－n)H2O。有人将装有芒硝(Na2SO4·10H2O)的密闭聚乙烯管安装在房屋的外墙内就能达到白天蓄热使室内保持低温度；晚上把白天所蓄热量放出，使室内保持温暖。以下说法正确的是(　　)

A．白天将太阳能转化为化学能

B．白天将化学能转化为太阳能

C．晚上将化学能转化为热能

D．晚上将热能转化为化学能

【解析】　白天Na2SO4·10H2O吸收太阳能失去水生成Na2SO4·nH2O，转化为化学能蓄存起来，A项正确；晚上Na2SO4·nH2O结合H2O重新生成Na2SO4·10H2O放出热量，化学能转化为热能，C项正确。

【答案】　AC

15．某人设想利用下述反应的联合与循环来生产能解决目前环境和能源问题的某种物质：

3FeCl2＋4H2O(g)Fe3O4＋6HCl＋H2；

4Fe3O4＋12Cl2＋12HCl12FeCl3＋6H2O＋5O2；

6FeCl36FeCl2＋3Cl2↑。

试回答下列问题： (1)该人欲生产的这种物质是________。

(2)从化学原理来看这种生产的实质是________。

(3)若生产条件和设备均很理想，在生产过程中只需添加的原料是________。

【解析】　从三个反应的产物来看，能够解决目前环境和能源问题的物质是氢气，所以该反应是用来制备氢气的。又因为这三个反应是“联合与循环”生产氢气的，所以可以将三个方程式叠加，可得总的化学方程式为2H2O===2H2↑＋O2↑，故产物为H2和O2，其中H2能解决目前环境和能源问题；FeCl2和Cl2作催化剂，HCl、Fe3O4和FeCl3是中间产物。

【答案】　(1)H2　(2)使水分解为氢气和氧气　(3)水

2016-2017学年高中化学专题2化学反应与能量转化第4单元太阳能、生物质能和氢能的利用学业分层测评苏教版必