第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用第二课时教案

第四单元

太阳能、生物质能和氢能的利用

[考试要求] 1．太阳能开发利用的途径和方式(a/a) 2．生物质能的利用途径(a/a) 3．氢能的优点、开发与利用，了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题(a/a)

1.太阳能利用的重要反应：

(1)6CO2＋6H2O――→CHO＋6O2(太阳能→化学能)，

叶绿素6126

(2)(C6H10O5)n＋nH2O催化剂,nC6H12O6，

C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O(化学能→热能)。

2．生物质能的利用：

(

光1)直接燃烧：(C6H10O5)n＋6nO2点燃,6nCO2＋5nH2O，

(2)生物化学转换：制沼气；制乙醇。

(3)热化学转换。

3．氢能的三大优点：(1)来源广

(2)无污染

(3)热值高

一、太阳能的利用

1．能源与太阳能

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太阳能。

2．太阳能利用的能量转化方式

被吸收的太阳能――→化学能――→热能、光能或电能

(1)(2)(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、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。

化学反应化学反应

②化学反应：6CO2＋6H2O――→CHO＋6O2。

叶绿素6126③能量转化：光能―→化学能。

(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。

；

C6H12O6＋6O2―→6H2O＋6CO2。

③能量转化：化学能―→热能。

3．太阳能的利用

实例

光合作用

直接

利用

太阳能热水器

太阳能电池

光解水制氢气

间接

利用

1．植物通过光合作用能将CO2和水转化成哪些物质？

提示：转化成葡萄糖和氧气。

2．摄入人体内的淀粉是如何转化成能量的？

提示：淀粉在人体内水解转化成葡萄糖；葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出能量。

1．太阳能与其他能源的关系

化石燃料

能量转化方式

光能转化为化学能

光能转化为热能

光能转化为电能

光能转化为化学能

太阳能间接转化为化学能

光

2．太阳能的特点

优点：太阳能是巨大、无尽的能源；太阳能可以为人类共享，可免费使用；太阳能对环境无任何污染。

缺点：受季节、地区、气候等影响，不能维持常量等。

3．太阳能的利用前景

太阳能的开发利用是当今国际上一大热点，经过近20多年的努力，太阳能技术有了显著进步，太阳能的利用领域已由生活热水、建筑采暖等扩展到工农业生产的许多部分，人们已经强烈意识到，一个广泛利用太阳能和可再生能源的新时代——太阳能时代即将到来。

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

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：选D

煤、石油和天然气都属于含碳元素的燃料，属于碳素燃料；利用太阳能不会产生温室气体；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。

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：选D

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。

二、生物质能的利用

1．生物质能的来源

植物及其加工产品所贮存的能量。

2．生物质能的利用方式

(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。

(2)生物化学转换

①制沼气：

沼气的成分主要是CH4，还含有CO2及少量H2S、NH3、PH3等。

②制乙醇：

C6H12O6――→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。

1．生物质主要包括哪些物质？

提示：生物质包括农业废弃物(如植物的秸秆)、水生植物、油料植物、有机废弃物等。

2．如何由甘蔗渣(主要成分是纤维素)制取酒精？

提示：甘蔗渣(主要成分是纤维素)在催化剂的作用下先水解生成葡萄糖；然后葡萄糖在酶的作用下发酵制得乙醇。

1．生物质能

(1)生物质能是新能源，可以再生，合理利用不会造成环境污染。

(2)生物质能通过生物化学转换可以制取CH4、乙醇等能源物质，生物质通过热化学转换可以制取CH4、CO、H2等可燃性气体。

2．生物质能的特点

(1)生物质能储量大、种类多、利用形式多样。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，仅次于煤、石油和天然气居世界能源第四位，在整个能源系统中占有重要地位。

(2)生物质能是一种理想能源，具有可再生、低污染、分布广泛等特点。

(3)缺点：利用规模小，植物仅能将少量的太阳能转化为生物质能；单位土地面积的有机物能量偏低；缺乏适合栽种植物的土地。

3．直接燃烧生物质能的缺点

(1)燃烧不充分，产生的CO会污染空气。

酶

(2)燃烧充分，产生大量CO2气体会加剧温室效应。

(3)热能利用率不高，损失大量能量。

(4)利用率低，若能综合利用可以制得各种产品，利用价值将成百倍地增加。

1．下列有关生物质能的说法不正确的是(

) A．生物质能是可再生能源

B．生物质能来源于太阳能

C．焚烧生活垃圾发电是将生物质能转化为热能再转化为电能

D．玉米、高粱发酵制乙醇是生物质能的热化学转换

解析：选D

生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，生物质能的利用除释放能量外，产生无污染的CO2和H2O，通过植物的光合作用，重新将太阳能转化为生物质能，因此生物质能是可再生的新能源，A正确；光—生物质能的转换本质是光—化学能的转换，B正确；焚烧生活垃圾发电的能量转换过程是生物质能―→热能―→电能，C正确；含淀粉较高的农作物发酵制燃料乙醇是生物化学转换，D不正确。

2．下列对城市废弃物中生物质能利用不合理的是(

) A．把废弃物运到乡下找个地方填埋掉

B．对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电

C．把废弃物进行生物化学转换获取CH4

D．让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃性气体

解析：选A

生活垃圾采用填埋的方式会使能量不能被充分利用，同时占用了土地。

三、氢能的开发与利用

1．氢能的优点

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。

3．氢能的生产与利用

(1)氢能的产生

①水煤气法：

②电解法：

③光解法：

(2)氢能的利用方式

①利用氢和氧化剂发生反应放出热能；

②利用氢和氧化剂在催化剂作用下的电化学反应直接获取电能；

③利用氢的热核反应释放出核能，这是氢能的一种特殊应用。

1．下列物质中，属于可再生的能源是(

) A．氢气

B．石油

C．煤

D．天然气

解析：选A

石油、煤、天然气等化石燃料均为不可再生能源，H2是可再生能源。

2．近20年来，对以氢气为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展，为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是(

)

A．电解水

B．锌与稀硫酸反应

D．以石油、天然气为原料

C．光解海水

解析：选C

制H2的要求为可供开发又较经济，且资源可持续利用，A、B项不经济，D项可开发但石油、天然气为化石燃料不可持续利用。