名师导学——4.2 能源的开发和利用

4.2能源的开发和利用
学习指要
一、知识要点
1．能源是人类生存发展不可缺少的物质基础，并且随着人类社会的不断发展，人们对能源的需求量也在不断地增加。
2．煤和石油：煤是由古代的陆地植物遗体在沼泽中大量沉积并在地壳中经历一系列复杂的变化逐步形成的。石油是埋藏在地底下的一种可以燃烧、容易挥发的液体，是由远古海洋或湖泊中的低等生物遗骸在地下经过漫长的地质年代演化而成的。两者均是目前使用量最大的能源，却也是不可再生能源。
3．原子能和太阳能
(1)原子能：原子核在发生变化时释放的能量叫做原子能，简称核能。获得核能一般有两条途径：重核裂变和轻核聚变。
(2)太阳能：太阳能是地球上最主要的能源，但目前人们直接利用太阳能的途径还为数不多。
优点：能量巨大、分布广泛、无污染、安全、经济
太阳能
缺点：能量分散、间断且不稳定
太阳能储热：如太阳灶、太阳能热水器
(太阳能→内能)
目前利用太阳能的途径主要有两种 太阳能直接发电：如太阳能电池
(太阳能→电能)
4．合理利用和开发能源：能源的大量使用，推动着人类社会不断向前发展。但是，对能源不合理地开发和使用，对人类的文明进程会产生不利影响。因此，一方面要寻找新的能源，如氢能源，避免由于使用能源而造成的污染；另一方面，要研究能源利用新途径，改变现有能源利用的不合理结构和能源利用方式。
二、重要提示
1．能源是一种物质资源。从物质特性来说，任何物质总是具有一定能量的，然而能为人们所利用的作为能源的只是那些能量比较集中的物质(如煤、石油)或物质运动(如流水、风)。也就是说任何物质都具有能量，但具有能量的物质不一定是能源。
2．根据不同的分类方法，能源可分成不同的种类。以形成的方式分，可分为矿物能源和非矿物能源；以是否可再利用来分，可分为不可再生能源和可再生能源；按基本形态，可分为一次能源和二次能源；按使用的状况分，可分为常规能源和新型能源；按对环境的影响来分，可分为清洁型能源和污染型能源。
3．人类利用能源的主要历程古代：生物质能和水能；第一次工业革命：煤炭；第二次工业革命：石油、电能；21世纪以后：以核能为代表的新能源被大量使用。
科学广场
新型生物电池可用废纸发点
2007年日本索尼公司展示了一款使用“生物电池”的随身听产品，其采用一种“有机”电池，通过“消化”食物来获得电能，就像人一样。不过最近该公司又展示了一款更加实用的新颖产品：一款能够“消化”废纸并将其转化为能源的电池。
这款产品的原型出现在了去年的东京“环保产品一2011”展会上，它向人们展示了如何利用一种特殊的，可以分解废纸成分的酶处理这些废弃物并将其转化为能源的方法。在展会演示中，这种生物电池产生的电能成功地驱动了一台微型风扇。
这种过程和传统意义上的电池不同，至少在最初的一段过程中，它更像是一个消化系统。它采用的酶是木纤维质酵素，可以将纸张中的纤维素分解为葡萄糖，而这正是索尼的这款电池可以将其转化为能源的原料物质。
现在索尼公司的这款电池竟然已经可以做到这样的程度，它的厚度可以做到非常非常薄。在展会上索尼公司甚至展示了一款内置有这种电池的贺卡。它使用蔬菜汁作为“燃料”，产生的电能可以驱动贺卡内部的音响设备播放音乐。不过尽管如此，目前这种生物电池的发电量仍然非常有限。
【例题】 以下关于煤炭资源的说法，正确的是 ( )
A．煤炭是由低等生物遗骸沉积在湖泊或浅海中转变而成的
B．世界上的煤炭资源主要分布在中东地区
C．煤是我国能源结构中的主体
D．我国煤炭资源丰富，但主要集中在南方
【解析】地球上古代的陆地植物在沼泽中大量沉积，在空气不足的条件下，经过长期复杂的变化，演变成煤；而石油是由低等生物遗骸沉积在湖泊或浅海中转变而成的。煤主要分布在北半球的欧亚大陆和北美中部，石油主要分布在中东等地。我国的煤炭主要集中在北方，是我国能源结构中的主要部分。
【答案】C
同步训练A 组
1．人类最早使用的能源是 ( )
A．草木燃料 B．木炭 C．煤 D．水能
2．能源可分为矿物能源和非矿物能源。下列能源属于非矿物能源的是 ( )
A．石油 B．水能 C．天然气 D．煤炭
3．以蒸汽机为标志的第一次工业革命，使能源的利用步人了 ( )
A．水力时代 B．煤炭时代 C．石油时代 D．核电时代
4．下列关于森林资源的利用和保护的叙述，错误的是 ( )
A．全部保护起来禁止砍伐
B．防止滥伐林木、毁林砍伐
C．大力营造人工林，扩大森林面积
D．将合理利用森林资源和保护森林资源有机结合起来
5．氢气是未来的理想能源。根据氢元素在自然界的存在形式及氢气的性质分析，在氢能源的开发和利用中，需解决的课题有 ( )
①探索廉价的制备氢气的方法；②研究氢气燃烧产物的处理技术；③开发安全、高效的储氢技术
A．只有① B．只有② C．①② D．①③
6．关于太阳能的优点，下列描述正确的是 ( )
①能量十分巨大；②对环境有一定的污染；③是一种取之不尽的能源；④大规模利用的技术要求低
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
7．如图所示的是1990年和2050年世界各种能源在能源消费总量中所占的比例。根据所学的有关能源的知识和图中的信息判断，下列叙述正确的是。 ( )
A．石油在1990年和2050年的世界能源消费中所占的比例均最大
B．煤炭和石油等能源燃烧产生的二氧化碳是产生酸雨的主要原因
C．2050年石油的需求量小于1990年石油的需求量
D．图中的水能是指水的化学能
8．人们将一次能源的煤加工制成二次能源的电，下列关于其主要目的的叙述，错误的是 ( )
A．为了便于运输 B．为了提高利用率 C．为了使用方便 D．为了增加能量
9．保护环境、节约能源要从我做起，下列做法需要改正的是 ( )
A．及时关掉未关紧的水龙头，养成人走灯灭的习惯
B．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
C．及时将生活垃圾、废电池装在一起丢弃到垃圾箱中
D．用洗脸水冲厕所；将废报纸、酒瓶送到废品收购站
10．我国现已建成投产和已开工兴建的核电站主要分布在浙江、广东、辽宁、江苏等省，这些核电站都选址在沿海岛屿的主要目的是 ( )
A．便于运输设备
B．便于核废料处理
C．考虑辐射安全
D．减小可能的核泄漏所造成的影响
11．下列关于环境问题的叙述正确的是 ( )
A．环境问题是工业社会的产物
B．固体废弃物不会造成环境污染．
C．清洁生产主要解决清洁产品问题
D．环境问题的本质是发展问题
12．煤是一种常用的化石燃料，家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化，以前人们把煤粉加工成乒乓球大小的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，并在圆柱体内打上一些孔(如图所示)，你认为这种变化的优点是 。煤在燃烧时会产生许多污染物，为了减少煤燃烧时对环境的污染，可设法把煤转化成清洁的燃料，将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气(主要成分为CO和H 2)，请写出反应的化学方程式： 。煤气厂常在家用煤气中特意掺入少量有难闻气味的气体，其目的是 。
同步训练B组
13．沼气是当今已开发使用的最洁净的气体燃料之一，使用沼气是解决农村能源不足问题的一条重要途径。下图是沼气产生和应用的示意图。
(1)请填写图示过程中发生的能量转化：
光能
生物能 化学能
能
(2)打开沼气灶的开关，沼气能自行喷出，从气压的角度分析是由于 。
(3)沼气中除含有甲烷外，还含有二氧化碳及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸气等。沼气略带臭味，你认为臭味可能来自 等气体。
(4)从安全方面考虑，使用沼气时一定要防止沼气中混入 。
14．下表为“部分国家人均水资源拥有量及每万元GDP耗水量表”。据此回答下列问题。
中国
美国
澳大利亚
法国
世界平均
人均水资源拥有量(米3)
2200
8952
18245
3357
8900
每万元GDP耗水量(米3)
5045
514
387
288
1344
(1)由表分析可以看出 ( )
A．我国人均水资源拥有量和水资源总量均低于法国
B．我国每万元GDP耗水量约是美国的10倍
C．我国人均水资源拥有量约占世界平均水平的l／3
D．澳大利亚人均水资源拥有量高是因为水资源特别丰富
(2)我国每万元GDP耗水量高的主要原因是 ( )
A．工业发达，耗水量大
B．技术水平低和节水意识淡薄
C．人口众多，生活用水量大
D．水污染严重
(3)建设节水型社会的主要措施是 ( )
A．加大水利建设投入
B．控制城市规模
C．提高水资源利用率
D．优先发展工业
15．能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一。
(1)在大量耗用各种能源时，会造成空气污染的有 ；会造成水土流失和沙漠化的有
。(填序号) 。
①柴薪；②煤炭；③石油；④天然气；⑤水能；⑥风能；⑦太阳能；⑧地热能
(2)某市城区正在进行天然气工程建设，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集了如下两组有关数据：
热值(焦／米3)
当地价格(元／米3)
每户月平均用气量(米3)
更换灶具费用(元)
煤气
约4×107
9
6
0
天然气
约8X107
15
3
70
请你决策： (填字母)。
A．继续使用煤气 B．更换使用天然气
简单说明你作出这样决策的理由： 。
4.2 能源的开发和利用
1．A 2．B 3．B 4．A 5．D 6．D 7．A 8．D 9．C l0．D 11．D l2．使煤与空气的接触面积增大，燃烧更为充分C+2O2CO +H2便于及早发现煤气泄漏 l3．(1)内 (2)发酵池内的气压大于外界大气压 (3)硫化氢 (4)空气(或氧气) 14．(1)B (2)B (3)C[解析：(1)我国人均水资源拥有量约占世界平均水平的l／4，而水资源总量大于法国，澳大利亚人均水资源拥有量高是人口稀少的缘故。(2)由表中数据可知，每万元GDP耗水量较少的均为发达国家，是因其技术水平高。中国为发展中国家，技术水平低，节水意识淡薄，导致每万元GDP耗水量高。(3)中国每万元GDP耗水量大，人均水资源拥有量少，故建设节水型社会的主要措施是提高水资源的利用率。] 15．(1)①②③④ ① (2)A(或B) 更换原灶具浪费，还需要新投入(或从长远看，更经济)[解析：能源分为可再生能源和不可再生能源两大类。使用可再生能源有利于环保，大量使用化石能源(煤炭、石油)会造成环境污染，目前人类使用的能源主要是化石能源，为了降低对环境的影响，人类正积极探索开发新能源。在解答第 (2)问时要通过计算对比，然后寻找对应的理由。由图表可知，若使用煤气，每个月的费用为54元；若使用天然气，每个月的费用为45元，费用比煤气要少，但需要70元的灶具投资，短期内看不如使用煤气划算，但从长远观点看更划算一些。所以，可以选择A(或B)。]