《太陽能生物質(zhì)能和氫能的利用》導(dǎo)學(xué)案省賽獲獎(jiǎng)

《太陽能，生物質(zhì)能和氫能的利用》導(dǎo)學(xué)案第一課時(shí)太陽能的利用導(dǎo)學(xué)園地1.地球上最基本的能源是太陽能，太陽能以光波的形式傳送到地面，綠色植物通過[1]吸收太陽能，動(dòng)物食用植物體內(nèi)的[2]、[3]和[4]間接利用太陽能?；剂咸N(yùn)藏的能量也來自遠(yuǎn)古時(shí)期[5]所吸收利用的太陽能。2.人類所使用的能量絕大部分來源于太陽能，捕獲太陽能的生物主要為綠色植物，通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，光合作用的總反應(yīng)式是[6]；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，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，又釋放能量，反應(yīng)方程式為[7]，[8]鞏固練習(xí)一、選擇題1.煤、石油、水能、生物能的共同點(diǎn)是（）A.都是可再生的常規(guī)能源B.都是來自太陽輻射的能量C.都是清潔的能源D.都是二級能源2.能源的利用大致可以分為三個(gè)時(shí)代，柴草能源、化石能源、多能源時(shí)代。以下說法正確的是（）A.原始社會(huì)人類學(xué)會(huì)利用火，他們以天然氣取暖，吃熟食，從事生產(chǎn)活動(dòng)B.目前我國廣大農(nóng)村生火做飯使用的都是化石燃料C.多能源時(shí)代指的是新能源時(shí)代，包括有核能、太陽能、氫能D.化石燃料不會(huì)帶來很多大氣污染物3.關(guān)于化石燃料的說法正確的是（）A.化石燃料是可再生的，因此地球上的蘊(yùn)藏量也是無限的B.化石燃料雖然在地球上蘊(yùn)藏量是有限的，但形成化石燃料的速度非?？欤曰剂舷喈?dāng)于是無限的C.化石燃料在地球上蘊(yùn)藏量是有限的，而且都是經(jīng)過億萬年才能形成的非再生能源D.化石燃料的形成是非常復(fù)雜的，所需時(shí)間也較長，但化石燃料在地球上的蘊(yùn)藏量是無限的4.已知天然氣的主要成分CH4是一種會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體。等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，前者大。下面是有關(guān)天然氣的幾種敘述：①天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的是（）A.①②③B.只有① C.①和② D.只有③5.最近，我國在新疆開發(fā)天然氣，通過管道輸送到上海等東部城市，下列有關(guān)天然氣的說法中不正確的是（）A.天然氣和沼氣的主要成分都是甲烷B.用主要成分為丙烷的液化石油氣爐具與用天然氣的爐具不能通用，需要調(diào)整或更換C.天然氣是比燃油更清潔的燃料，產(chǎn)物污染少D.用天然氣替代汽油作為汽車燃料，是因?yàn)槭褂闷饋砀奖?.科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，生活在海洋中的單細(xì)胞浮游生物能收集陽光并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，在此過程中它們可以從大氣中攝取二氧化碳并釋放出大量氧氣。下列相關(guān)說法不正確的是（）A.該過程與植物的光合作用類似，可稱為"海洋中的光合作用"B.該過程中沒有化學(xué)變化C.如果能揭示其中的奧秘，就能夠找到解決溫室效應(yīng)的新方法D.如果能弄清此變化過程，將有助于人類更好地利用太陽能，緩解能源危機(jī)7.利用太陽能使燃料循環(huán)使用有如下構(gòu)思和方案：①2CO22CO+O2；②2H2O2H2↑+O2↑；③2N2+6H24NH3+3O2；④CO2+2H2OCH4+2O2，要實(shí)現(xiàn)上列構(gòu)思，其方案的關(guān)鍵是（）A.如何使物質(zhì)吸收光能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)B.尋找催化劑C.利用光能D.利用綠色植物二、非選擇題8.能源是人類生存和發(fā)展的重要支撐因素。地球上各種能源都與太陽能密切相關(guān)，人類所使用的能量絕大部分來源于太陽能。捕獲太陽能的生物主要為綠色植物，通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。光合作用的總反應(yīng)式是。9.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)它們混合時(shí)，即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵猓⒎懦龃罅康臒?。已知mol液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng)，生成氮?dú)夂退魵?，放出kJ的熱量。（1）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：。（2）已知H2O（l）==H2O（g）ΔH=+44kJ?mol-1，則16g液態(tài)肼與液態(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)，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是：。10.美國《科學(xué)美國人》雜志刊登的"地球的能量資源"一文中提供了如下數(shù)據(jù)：到達(dá)地球表面的太陽輻射能的幾條主要去路請選用以上數(shù)據(jù)計(jì)算：（1）地球?qū)μ柲艿睦寐始s為。（2）通過光合作用，每年有kJ的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（每年按365天計(jì)）。（3）每年由綠色植物通過光合作用（6CO2+6H2OC6H12O6+6O2）為我們生存環(huán)境除去二氧化碳的質(zhì)量為A。試根據(jù)能量關(guān)系列出A的計(jì)算式。列式中缺少的數(shù)據(jù)用符號表示。A=kg。所缺數(shù)據(jù)的化學(xué)含義為。資料卡片海底新能源--可燃冰"可燃冰"是深藏于海底的含甲烷的冰。它是由于處于深海之高壓低溫條件下，水分子通過氫鍵緊密締合成三維網(wǎng)狀體，能將海底沉積的古生物遺體所分解的甲烷等氣體分子納入網(wǎng)體中形成的水合甲烷。這些水合甲烷就像一個(gè)個(gè)淡灰色的冰球，故稱可燃冰。這些冰球一旦從海底升到海面就會(huì)砰然而逝?？扇急且环N潛在的能源，儲量很大。有專家認(rèn)為，水合甲烷一旦得到開采，將使人類的燃料使用史延長幾個(gè)世紀(jì)。值得注意的是，可燃冰作為一種新能源雖具有開發(fā)應(yīng)用前景，但甲烷是一種高效的溫室效應(yīng)氣體，可燃冰的開采如果方法不當(dāng)，釋放出的甲烷擴(kuò)散到大氣中，會(huì)增強(qiáng)地球的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地球上永久凍土和兩極冰山融化而使地球變暖。輕松一題：根據(jù)"可燃冰"的形成條件及存在環(huán)境分析，"可燃冰"應(yīng)在怎樣的條件下開發(fā)？答案：高壓、低溫。自我反饋導(dǎo)學(xué)園地第二課時(shí)生物質(zhì)能和氫能的利用導(dǎo)學(xué)園地1.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。2.氫能的利用（1）作為能源，氫有以下特點(diǎn)①所有元素中，同物質(zhì)的量，氫質(zhì)量最輕。②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。③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)。④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142341kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。⑤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。⑥氫本身無毒，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。⑦氫能利用形式多，既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)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。⑧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)用氫能需解決的問題①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)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題。②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)輸問題也就成為開發(fā)氫能的關(guān)鍵。鞏固練習(xí)一、選擇題1.厄爾尼諾現(xiàn)象產(chǎn)生的原因之一是大氣中二氧化碳的含量劇增，要想減緩這一現(xiàn)象發(fā)生，最理想的燃料是（）A.天然氣 B.氫氣 C.無煙煤 D.汽油2.為減少汽車對城市大氣的污染，1998年6月，我國成功地開發(fā)出以新燃料作能源的"綠色汽車"，這種汽車可避免有毒的有機(jī)鉛、苯和苯的同系物以及多環(huán)芳烴的排放，保護(hù)環(huán)境。這種"綠色汽車"的燃料是（）A.甲醇 B.汽油 C.柴油 D.重油3.2006年3月5日，溫家寶在十屆全國人大四次會(huì)議上所作的"政府工作報(bào)告"中指出："抓好資源節(jié)約，建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)"，這是我國社會(huì)及經(jīng)濟(jì)長期發(fā)展的重要保證。你認(rèn)為下列行為中有悖于這一保證的是（）A.開發(fā)太陽能、水能、風(fēng)能、可燃冰等新能源、減少使用煤、石油等化石燃料B.將煤進(jìn)行氣化處理，提高煤的綜合利用效率C.研究采煤、采油新技術(shù)，提高產(chǎn)量以滿足工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展D.實(shí)現(xiàn)資源的"3R"利用觀，即：減少資源消耗（Reduce）、增加資源的重復(fù)使用（Reuse）、循環(huán)再生（Recycle）4.旨在限制發(fā)達(dá)國家溫室氣體排放量、抑制全球范圍內(nèi)氣候持續(xù)變暖的《京都議定書》隨著俄羅斯的加入，于2005年2月16日正式生效。我國二氧化碳的排放量居世界第二，為減少二氧化碳這種溫室氣體的排放，下列措施不切實(shí)際的是（）A.大力開發(fā)氫能源B.充分利用太陽能C.不使用含碳能源D.提高能源利用率5.生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能固化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。一直是人類賴以生存的重要能源，江蘇是全國以試驗(yàn)性利用生物質(zhì)能最多的省份。下列有關(guān)說法不正確的是（）A.農(nóng)村通過雜草和動(dòng)物的糞便發(fā)酵制沼氣，沼氣的主要成分是甲烷B.蘇北五市推廣使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的谷物發(fā)酵產(chǎn)生C.用油料作物生產(chǎn)的生物柴油成分與從石油中提取的柴油成分相同D.開發(fā)生物質(zhì)能有利于環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展6.氫氣是一種高效而沒有污染的能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。?H2O(l)==2H2(g)+O2(g)ΔH=+kJ?mol-1。（1）下列敘述中正確的是（）A.電能是二級能源 B.水力是二級能源C.氫氣是一級能源 D.焦?fàn)t煤氣是一級能源（2）已知CH4（g）+2O2(g)==2H2O(l)+CO2(g)ΔH=kJ?mol-1,1g氫氣和1g甲烷分別燃燒后，放出熱量之比約是（）∶∶1.7 我國贏得了2022年第29屆夏季奧運(yùn)會(huì)的舉辦權(quán)，為向世界展現(xiàn)中國的新形象，某校學(xué)生提出下列建議，你認(rèn)為不可以采納的是（）A.分類回收垃圾B.開發(fā)新能源，減少化石燃料的燃燒C.大型慶典活動(dòng)時(shí)，用數(shù)萬只氫氣氣球騰空而起，以增添活動(dòng)氣氛D.開發(fā)、生產(chǎn)無汞電池8.能源與人類的生活和社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中，你認(rèn)為說法不正確的是（）A.充分利用太陽能B.因地制宜開發(fā)利用風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、潮汐能C.合理、安全開發(fā)利用氫能、核能D.能源都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的9.下列過程中的能量轉(zhuǎn)化，屬于太陽能轉(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.太陽能電池供電二、非選擇題10.科學(xué)家研究出一種從植物中提取氫氣的新技術(shù)，能把葡萄糖分解成氫氣、二氧化碳和甲烷。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)和林業(yè)的下腳料如稻草、碎木中都含有大量纖維素，科學(xué)家用無機(jī)催化劑處理植物纖維素里的葡萄糖，這樣無疑將降低氫氣的成本。試寫出葡萄糖溶液在無機(jī)催化劑的作用下分解成氫氣的化學(xué)方程式。11.分析下圖，回答以下問題：氫、氧的產(chǎn)生與利用途徑（1）水電解生成H2，存在的問題是。（2）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2LH2燃燒生成液態(tài)的水，放出QkJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。（3）氫氣作為理想的"綠色能源"的主要理由有。（4）氫氧燃料電池是氫能源利用的一個(gè)重要方向。氫氣在極上發(fā)生反應(yīng)，氧氣在極上發(fā)生反應(yīng)。若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出正負(fù)極上的電極反應(yīng)。12.讀如圖所示的生物在地理環(huán)境形成中的作用示意圖，回答問題：（1）綠色植物對地理環(huán)境的形成和發(fā)展起著非常重要的作用，最根本的原因是綠色植物能通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，光合作用的總反應(yīng)式是。（2）運(yùn)用生物、化學(xué)知識從圖中分析自然界消耗CO2的三種主要途徑。13.閱讀材料，回答問題：（1）某無色液體A，在通電的條件下能生成無色氣體B和C，B能使帶火星的木條復(fù)燃，C能在空氣中燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰且只生成A。則B、C的化學(xué)式分別為、。（2）若已知1mol氣體C燃燒生成液體A時(shí)放出kJ熱量，試寫出其燃燒的熱化學(xué)方程式。（3）能源可分為一次能源和二次能源。自然界以現(xiàn)存形式提供的能源稱