2024-2025學年高中化學專題二化學反應與能量轉(zhuǎn)化第四單元太陽能生物質(zhì)能和氫能的利用課時作業(yè)含解析蘇教版必修2

PAGEPAGE6太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1．在相同條件下，燃燒時對大氣污染程度最小的燃料是(A)A．液化氣 B．煤油C．煤餅 D．木柴解析：煤油燃燒會生成黑色煙塵和有毒的SO2氣體；煤餅燃燒不僅產(chǎn)生煙塵，煤中所含的硫在燃燒時會生成SO2；木柴燃燒會產(chǎn)生大量的煙塵；液化氣主要成分為碳氫化合物，燃燒生成水和二氧化碳，污染小，故選A項。大氣污染簡潔忽視其中包含的粉塵污染。2．下列有關(guān)生物質(zhì)能的說法不正確的是(C)A．生物質(zhì)能是可再生能源B．生物質(zhì)能來源于太陽能C．焚燒生活垃圾發(fā)電是將生物質(zhì)能干脆轉(zhuǎn)化為電能D．玉米、高粱發(fā)酵制乙醇是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學能解析：生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量，生物質(zhì)能最終利用的結(jié)果：除釋放能量外，產(chǎn)生無污染的CO2和H2O，通過植物的光合作用，重新將太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，因此生物質(zhì)能是可再生的新能源，A正確；光—生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化本質(zhì)是光—化學能的轉(zhuǎn)換，B正確；焚燒生活垃圾發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程是：生物質(zhì)能→熱能→電能，C不正確；含淀粉較高的農(nóng)作物發(fā)酵制燃料乙醇是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學能，D正確。3．下列關(guān)于能源和作為能源運用的物質(zhì)的敘述中錯誤的是(B)A．化石燃料物質(zhì)內(nèi)部儲存著能量B．太陽能不能干脆轉(zhuǎn)化為化學能C．物質(zhì)的化學能可能在不同條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能為人類所用D．綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來解析：綠色植物進行光合作用時，將太陽能干脆轉(zhuǎn)化為化學能，B不正確。4．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(B)A．石油燃燒 B．植物的光合作用C．核電站發(fā)電 D．太陽能電池供電解析：石油燃燒屬于化石燃料的利用；植物的光合作用是太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能；核電站發(fā)電是核能的利用；太陽能電池供電是太陽能轉(zhuǎn)化為電能。5．下列有關(guān)說法正確的是(A)A．生物質(zhì)隔絕空氣高溫加熱，通過熱化學轉(zhuǎn)換可產(chǎn)生可燃性氣體B．光—電轉(zhuǎn)換是太陽能的利用途徑之一，該途徑必定發(fā)生化學反應C．開發(fā)太陽能、氫能、核能、自然氣等新能源可以削減霧霾的產(chǎn)生D．科學家正在探討運用高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時釋放能量解析：生物質(zhì)隔絕空氣高溫加熱，通過熱化學轉(zhuǎn)換可產(chǎn)生可燃性氣體，A正確；光—電轉(zhuǎn)換是太陽能的利用途徑之一，該途徑是物理變更，B錯誤；自然氣不是新能源，C錯誤；使水分解產(chǎn)生氫氣，同時釋放能量，不符合能量守恒定律，D錯誤。6．有專家提出，假如對燃料燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合，使之變成CH4、CH3OH、NH3等的構(gòu)想(如圖)能夠?qū)崿F(xiàn)，那么不僅可以消退對大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機，在此過程中太陽能最終轉(zhuǎn)化為(C)A．化學能 B．生物質(zhì)能C．熱能 D．電能解析：太陽能→化學能→熱能。7．氫能是一種志向的“綠色能源”，以下有關(guān)氫能開發(fā)的方式中最志向的是(C)A．大量建設(shè)水電站，用電力分解水制取氫氣B．利用化石燃料燃燒放熱，使水高溫分解產(chǎn)生氫氣C．在催化劑作用下，利用太陽能分解水制取氫氣D．利用鐵等金屬與酸反應產(chǎn)生氫氣解析：消耗大量的電能，A錯誤；產(chǎn)生大量污染物，且造成能量的奢侈，B錯誤；太陽能無污染，且取之不盡用之不竭，C正確；消耗大量的金屬，D錯誤。8．可再生能源是我國重要的能源資源，在滿意能源需求、變更能源結(jié)構(gòu)，削減環(huán)境污染、促進經(jīng)濟發(fā)展等方面具有重要作用。應用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，是實現(xiàn)節(jié)能減排的一項重要措施。下列有關(guān)分析不正確的是(C)A．風能、太陽能、生物質(zhì)能等屬于可再生能源B．推廣可再生能源有利于經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展C．上圖是太陽能光伏電源原理圖，圖中A極為正極D．光伏電池能量轉(zhuǎn)化方式是太陽能干脆轉(zhuǎn)化為電能解析：可再生能源是指在自然界中可以再生，永久利用，取之不盡，用之不竭的資源，它對環(huán)境無害或危害微小，而且資源分布廣泛，相宜就地開發(fā)利用?？稍偕茉粗饕ㄌ柲?、風能、水能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等。所以，A、B兩項正確；原電池中外電路電流的方向是從正極流向負極，由圖中電流方向可知B為正極，所以C項不正確。9．下列化學變更中，能量的轉(zhuǎn)化形式說明不正確的是(A)A．Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))Zn(OH)2＋2Ag，充電時化學能轉(zhuǎn)化為電能B．2H2＋O2eq\o(=,\s\up17(點燃))2H2O，化學能轉(zhuǎn)化為熱能C．6H2O＋6CO2eq\o(→,\s\up17(光),\s\do15(葉綠素))C6H12O6＋6O2，太陽能轉(zhuǎn)化為化學能D．CaCO3eq\o(=,\s\up17(高溫))CaO＋CO2↑，熱能轉(zhuǎn)化為化學能解析：A中充電時電能轉(zhuǎn)化為化學能。10．沼氣是有機廢棄物(樹葉、秸稈、草類及垃圾、糞便等)在隔絕空氣的條件下發(fā)酵而產(chǎn)生的氣體，主要成分是甲烷。農(nóng)村沼氣池中發(fā)酵后的池底剩余物是很好的沼氣肥。下列有關(guān)說法中錯誤的是(C)A．沼氣是一種清潔能源B．運用沼氣作能源可以愛護森林C．運用沼氣給農(nóng)夫的生活帶來了不便D．運用沼氣是對化學能的充分利用解析：沼氣的推廣和運用給農(nóng)夫的生活帶來了便利。11．“可燃冰”又稱“自然氣水合物”，它是在海底的高壓、低溫條件下形成的，外觀像冰。1體積“可燃冰”可貯藏100～200體積的自然氣。下面關(guān)于“可燃冰”的敘述不正確的是(C)A．“可燃冰”有可能成為人類將來的重要能源B．“可燃冰”是一種比較干凈的能源C．“可燃冰”供應了水可能變成油的例證D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷解析：由“可燃冰”又稱“自然氣水合物”可知，“可燃冰”的可燃成分為自然氣即CH4；由于CH4中不含N、S等可產(chǎn)生大氣污染物的元素，故“可燃冰”可作為清潔能源；又由“1體積‘可燃冰’可貯藏100～200體積的自然氣”可知，它有可能成為人類將來的重要能源；從以上分析可知，“可燃冰”并不是由H2O變更得來的，C不正確。12．生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)能始終是人類賴以生存的重要能源。下列有關(guān)說法不正確的是(C)A．農(nóng)村通過雜草和動物的糞便發(fā)酵制沼氣，沼氣的主要成分是甲烷B．全國推廣運用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物發(fā)酵產(chǎn)生C．為減小對化石燃料的依靠，可在農(nóng)村大量燃燒秸稈D．開發(fā)生物質(zhì)能有利于環(huán)境愛護和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展解析：大量燃燒秸稈會嚴峻污染空氣。二、非選擇題(52分)13．(12分)能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，常規(guī)能源的合理利用和新能源的開發(fā)是當今社會人類面臨的嚴峻課題，請回答下列問題：(1)我國是世界上少數(shù)以煤為主要燃料的國家，下列關(guān)于煤作燃料的論點正確的是acd。a．煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡潔燃燒掉太惋惜，應當綜合利用b．煤是發(fā)熱很高的固體燃料，我國煤炭資源相對集中，開采成本低，用煤作燃料合算c．煤燃燒時產(chǎn)生大量二氧化硫和煙塵，對環(huán)境污染嚴峻d．通過干凈煤技術(shù)，如煤的氣化和液化以及煙氣脫硫，不僅減輕了燃煤污染，還能提高煤燃燒的熱利用率(2)烏克蘭科學家將銅和鐵混合熔化制成多孔金屬，用于制作太空火箭上運用的煤油燃料霧化器，該霧化器的作用是使煤油霧化，增大與助燃劑的接觸面積，提高燃燒效率。(3)乙醇是將來內(nèi)燃機的首選環(huán)保型液體燃料，它可以由綠色植物的秸稈制取，制取乙醇的兩步反應的化學方程式分別是(C6H10O5)n(纖維素)＋nH2Oeq\o(→,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))nC6H12O6(葡萄糖)，C6H12O6eq\o(→,\s\up17(催化劑))2C2H5OH＋2CO2↑；1．0g乙醇完全燃燒生成液態(tài)水放出約29.7kJ熱量，表示乙醇燃燒的熱化學方程式為C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝1366.2kJ·mol－1。(4)一些科學家對以下3個反應很感愛好：①3FeCl2＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up17(500℃))Fe3O4＋6HCl＋H2②Fe3O4＋eq\f(3,2)Cl2＋6HCl=3FeCl3＋3H2O＋eq\f(1,2)O2③3FeCl3eq\o(=,\s\up17(300℃))3FeCl2＋eq\f(3,2)Cl2↑科學家利用上述反應是為了生產(chǎn)H2，對制備此物質(zhì)而言，F(xiàn)eCl2的作用是催化劑。解析：(1)煤是一種化石燃料，也是重要的化工原料，屬于不行再生能源，把煤作為燃料簡潔燃燒掉是一種奢侈，并且煤中所含的硫在燃燒時所生成的SO2會造成環(huán)境污染，通過干凈煤技術(shù)，如煤的氣化和液化以及煙氣脫硫，不僅減輕了燃煤污染，還能提高煤燃燒的利用率。(2)煤油霧化可使煤油與助燃劑充分接觸，提高燃燒效率。(3)由綠色植物的秸稈(主要成分為纖維素)制取乙醇，即用纖維素制葡萄糖，再經(jīng)發(fā)酵制乙醇，1mol乙醇燃燒放出的熱量為29.7kJ×eq\f(46g·mol－1,1g)＝1366.2kJ·mol－1。(4)將題目信息所給三個反應方程式相加可得：H2O(g)eq\o(=,\s\up17(肯定條件))H2＋eq\f(1,2)O2，可知科學家利用上述反應是為了生產(chǎn)H2，F(xiàn)eCl2是催化劑。14．(16分)近年來，有些城市在公交車和出租車中推行用自然氣代替汽油作燃料的改革，取得了顯著進展。走上街頭你會發(fā)覺不少公交車和出租車上印有“CNG”標記，代表它們是以自然氣為燃料的汽車。試問：(1)推廣這一改革的主要目的是(C)A．延長發(fā)動機的壽命 B．促進地方經(jīng)濟發(fā)展C．削減大氣污染 D．節(jié)約能源(2)自然氣是綠色植物在隔絕空氣的條件下，經(jīng)微生物發(fā)酵作用而生成的，因此，自然氣中貯藏的化學能最終來自太陽能。(3)自然氣的主要成分是CH4，該主要成分若出現(xiàn)于煤礦的坑道內(nèi)，并達到肯定濃度時遇明火便會發(fā)生爆炸，即為瓦斯爆炸。(4)自然氣的主要成分是一種很好的燃料。已知4g該主要成分完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O，放出222.5kJ的熱量，則上述成分燃燒的熱化學方程式是CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1。解析：“CNG”代表以自然氣為內(nèi)燃機燃料的氣體。自然氣的主要成分是CH4，甲烷俗稱沼氣、坑氣、瓦斯氣等，因存在于煤窖的坑道中而得名。植物發(fā)酵后可產(chǎn)生CH4。植物中的化學能都來自于光合作用，故CH4中貯存的能量來自太陽能。CH4是一種優(yōu)質(zhì)燃料、低污染、高熱值，是一種清潔能源。4g該主要成分(即CH4)完全燃燒生成CO2和H2O(l)放出222.5kJ的熱量。CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<016g·mol－1ΔH4gQ＝－222.5kJΔH＝eq\f(－222.5kJ×16g·mol－1,4g)＝－890kJ·mol－1故熱化學方程式為：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－115．(12分)分析下圖，回答以下問題：(1)電解水生成H2，存在的主要問題是電解水制H2，需消耗大量電能；(2)標準狀況下，11.2LH2燃燒生成液態(tài)的水，放出QkJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－4QkJ·mol－1；(3)氫氣作為志向的“綠色能源”的主要理由是來源豐富(H2O)，燃燒放出的熱量多，產(chǎn)物無污染；(4)氫氧燃料電池是氫能源利用的一個重要方向。氫氣在負極上發(fā)生氧化反應，氧氣在正極上發(fā)生還原反應。若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出正、負極上的電極反應式KOHeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(負極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O,正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－))。若電解質(zhì)溶液為H2SO4，寫出正、負極上的電極反應式H2SO4eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(負極：2H2－4e－=4H＋,正極：4H＋＋O2＋4e－=2H2O))。16．(12分)能源是人類生存和發(fā)展的重要支撐因素。請回答以下有關(guān)能源的問題：(1)人類歷史進程的各個階段，如根據(jù)石器時代、鐵器時代、蒸汽時代、電力時代劃分，各個時代主要的動力來源分別是人的體力、畜力、燃煤動力、電力。(2)人類所運用的能量絕大部分來源于太陽能。捕獲太陽能的主要物質(zhì)為綠色植物。綠色植物能夠通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，光合作用的總反應式是6CO2＋6H2Oeq\o(→,\s\up17(光能),\s\do15(葉綠素))C6H12O6＋6O2，光合作用釋放的氧氣則來自于參與反應的水。(3)煤、石油、自然氣、水能及生物質(zhì)能等是多年來大規(guī)模運用的常規(guī)能源，被稱為一次能源，煤、石油、自然氣等能源以熱的形式