第2节 能源的开发和利用

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第2节 能源的开发和利用
联想情景导入
我们已经认识了各种形式的能。运转的发电机产生电能，灯泡发光产生光能……我们生活中利用了这些能量，它们的来源在哪里 或者说我们利用了哪些种类的能源
重点知识详解
一、人类离不开能源
能源的种类是多种多样的。煤、石油、天然气等都是埋藏在地底下能够提供能量的
物质，通常被称为矿物能源。人们常常将在自然界采集到的能源转化为其他形式的能量
用于生产和生活。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。
二、煤和石油
1．煤：煤的主要成分是碳，它是由地球上古代的陆地植物在沼泽中大量沉积，经长期
演变而成的。煤的能量是由太阳能转化而来的。世界上的煤主要分布在亚欧大陆、 北
美洲中部、南非。21世纪教育网
2．石油：石油是埋藏在地下的一种可燃性液体能源，是由多种物质组成的混合物。我
们平时使用的汽油、煤油和柴油都是从石油中提炼出来的。世界上石油比煤的贮量
少得多，分布也更不均衡。
各国基础能源中原油所占比例
三、原子能和太阳能
1．原子能：核能是通过原子核的裂变和聚变而释放出能量。l千克铀235通过裂变反
应释放的能量相当于燃烧2500吨标准煤所释放的能量，1千克氘、氚发生聚变反应
释放的能量比裂变铀235释放的能量还要大4倍。由于核动力的燃料是核燃料，相
比于煤或石油的优点是无空气污染，无漏油等问题。它的唯一缺点是存在放射性污
染。21世纪教育网
2．太阳能：太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于600万吨的标准煤释放的能量。太
阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，而且不会污染环境。
太阳灶 太阳能热水器
航天器 太阳能发电装置
四、合理利用和开发能源
能源的大量使用，大大提高了人们的生活质量，推动着人类社会不断向前发展。但是，对能源不合理的开发和使用，也对人类文明的进程产生了一定的负面影响。改变现有能源利用的不合理结构和能源利用方式，探究能源利用新途径，是解决当前人类能源问题的又一重要出路。
经典例题解析21世纪教育网
[例l] 为防止环境污染和温室效应的加剧，下列燃料最理想的是 ( )
A．煤 B．氢气 C．石油 D．酒精
[解析] 燃烧煤和石油容易产生有害气体，对空气造成污染。同时煤和石油燃烧后产生二氧化碳，使温室效应加剧。酒精燃烧后生成二氧化碳，使温室效应加剧。而氢气燃烧后只生成水，既不污染空气，也不使温室效应加剧。
[答案] B
[例2] 能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一。能源家族中有：①柴薪 ②煤炭
③石油 ④天然气 ⑤水能 ⑥风能 ⑦太阳能 ⑧地热能等，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) 21世纪教育网
[解析] 以柴薪、煤炭、石油作燃料会产生有害气体或粉尘，对空气造成污染。以柴薪为燃料，会造成地表植物遭到大量破坏，造成水土流失和沙漠化。21世纪教育网
[答案] ①②③ ①
[例3] 目前，我国的能源供应面临着许多问题，如能源的消费结构不合理、区域分布不均
衡、利用率不高等，这已成为整个社会发展的制约因素。
(1)下图是2002年我国与世界能源的消费结构对比图。从图中可以看出，我国与世界能源消费结构的主要差异是___________。
我国的这种能源消费结构对空气造成的污染十分严莺。某校科学兴趣小组为测定校园附近空气SO2的含量，采用如图所示的实验装置，反应的化学方程式为：Br2+2H20+S02=H2S02+2HBr。21世纪教育网
(黄色) (无色)
实验中，当观察到——时，应立即停止通人空气。
(2)我国能源生产和消费的地区差异很大。下图是l998年我国东、中、西部的能源生产和消费占全国的比例情况。从图中可以看出，能源相对短缺的是__________地区。为了达刮区域发展与能源资源间的平衡，近年来国家出台了很多政策，推出了许多重大建设工程，试举一例：_________________。
生产量占全国百分比 消费量占全国百分比
[解析] 本题要求根据信息应用化学知识，是一题综合题，主要考查了我国煤炭资源的利用情况。
[答案] (1)我国以煤炭为主要能源，而世界的主要能源是石油和天然气(写出我国的主要能源是煤炭均可)瓶中液体由黄色变为无色
(2)东部 西气东输(或西部大开发、三峡工程、西电东送等)
考点应试必备21世纪教育网
1．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探索廉价的制氧气的方法；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．①和② D．①和③
2．下列做法中最有利于环境保护的是 ( )
A．多用天然气代替煤和石油 B．废电池与其他废品一起填埋
C．用核能代替水力发电 D．开发太阳能取代煤、天然气供热
3．下列不属于化石燃料的是 ( )
A．天然气 B．煤 C．石油 D．乙醇
4．下图所示的是1990年和2050年世界各类能源在消费总量中所占的比例。根据你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 ( )
1990年 2050年
A．石油在1990年和2050年的世界各类能源消费中所占的比例最大
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年石油的需求量大于1990年石油的需求量
D．图中的水能是指水的化学能21世纪教育网
5．为缓解电力紧张的状况，开发利用新能源，我国陆续建成了一些核电站。关于核电站，下列说法正确的是 ( )
A．核电站使用的核燃料是石油或天然气
B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D．核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理或进行二次加工利用
6．下列能源在利用时对环境污染最厉害的是 ( )
A．太阳能 B．风能 C．煤 D．电能
7．北京奥运会“绿色、科技、人文”的理念已落实到梧关工作中，奥运圣火在珠穆朗玛峰的传递中创造了诸多奥运圣火传递的奇迹。设在海拔5200米处的大本营把太阳能作为工作和生活的能源：建起如下图所示的由太阳能光伏板(太阳电池)组成功率达到10kW的光伏小电站。关于太阳能光伏发电站，下面说法正确的是 ( )
A．这个发电站工作时将太阳能转化为内能
B．这个发电站工作时将电能转化为光能
C．这个发电站工作时不会对周围环境产生污染
D．这个发电站在任何时候都能正常工作21世纪教育网
8．下列装置中不是直接利用太阳能的是 ( )
A．电冰箱 B．太阳灶
C．光电池 D．太阳能热水器
9．关于太阳能的下列说法中，不正确的是 ( )
A．太阳能分布广阔，获取比较方便
B．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
C．太阳能是可供人类利用的一种新能源，但无法被人类直接利用
D．对于人类来说，太阳能几乎是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源
10．下列能源中，在使用时最安全、最清洁的是 ( )
A．煤气 B．核能 C．电能 D．太阳能
11．在青岛设立的2008年奥运会帆船比赛场地，采用的是风力发电机给路灯供电。风力发电是将________能转化为__________能。21世纪教育网
12．人类的生产和生活都离不开燃料。下面是人类大规模使用燃料的大致顺序：木柴→木炭→煤→石油、天然气。这些燃料中属于化石燃料的是____________。这些化石燃料属于 ______________(填“纯净物”或“混合物”)，其中通常被称为“清洁能源”的是___________。
13．能源是人类社会存在和繁荣的物质基础之一，下图甲为近两个多世纪以来，人类能源消耗曲线图，下图乙为某燃煤电厂全景图。
(1)由图甲可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况是 ( )
A．显著增长 B．平稳增长
C．稳中有降 D．显著减少
(2)图乙中的电厂发电功率为1×107kW，要维持这样的发电功率，该厂每小时约需燃烧5×106kg煤，这些煤完全燃烧可产生的热量大约是___________J，煤燃烧过程中，排放到大气中的有害物质可达l.2×106kg，从环保角度分析，这种燃煤电厂存在的主要问题是 _________________________。(煤的热值是3×107J／kg) 21世纪教育网
(3)为了减少有害物质二氧化硫(SO2)的排放，该电厂在原煤中加人生石灰，使煤中的硫在燃烧中转化为CaS04而混入炉渣被除去。该反应的化学方程式是______________
______________________________。
14．2008年北京奥运会的标志性工程——国家体育馆(“鸟巢”工程)采用太阳能电力这一绿色能源。2007年年底在纽约交易所上市的无锡尚德太阳能电力有限公司被选中为“鸟巢”的十二个主通道安装太阳能发电系统。
(1)若为“鸟巢”工程提供的130kw太阳能发电系统连续正常工作1h，可得到多少电能
(2)尚德公司今年的产品将达到2．4×104w的发电功率，进入全球第四名。若这些产品提供的电能改由火力发电来提供，则每秒钟将增加约99kg的二氧化碳排放量，造成大气污染。已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1．98kg／m3，则一秒钟增加的二氧化碳气体在通常情况下的体积有多大
(3)尚德公司产品的光电转化率(光能转化为电能的效率)目前在国内同行处于领先水平。现有该公司生产的接收面积为2m2的太阳能电池板，其光电转化率为17％。如果太阳光照射到该电池板时每平方米面积上的辐射功率为1．0×103W，则它的发电功率是多大
15．社会发展到今天，能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆(ITER)的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。
热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氮。
预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min产生l.44×1012J的热量。据媒体报道：1L海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算，21世纪教育网
并回答以下问题：
(1)若汽油的密度约为0.7×103kg／m3，300L汽油的质量是多少 (1L=1×10-3m3)
(2)若汽油的热值约为5× 107J／kg，300L汽油完全燃烧能释放多少热量
(3)需要从多少L海水中提取氢的同位素，在发生聚变时才可以产生1.44×1012J的热量 若这些热量转化为电能的效率为50％，则它可以供给一台 功率是2kW的空调正常工作多少h 21世纪教育网
(4)你知道吗 在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”。阅读了上述材料和数据后，你一定会有很多感受，谈谈你对“人造太阳”的认识。21世纪教育网
参考答案：
第2节 能源的开发和利用
1．C 2．D 3．D 4．A 5．C 6．C 7．C 8．A 9．C l0．D
ll．风 电 l2．煤、石油、天然气混合物天然气
l3．(1)A
(2)1.5×1014 向空气中排放粉尘和含SO2的废气，造成空气污染
(3)2CaO+2S+3O2===2CaSO4
l4．(1)130kW·h (2)50m3 (3)340W
15．(1)210kg (2)1.05×1010 J (3)1.37×102L 1×105h (4)提示：从人类的可持续发展、环保、对中国国力的认识、安全等各方面回答均可。
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