太阳能、生物质能和氢能的利用


1．氢气虽然是一种理想的绿色能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未得到广泛应用，其原因可能是(　　)
A．氢气虽可由水制备获得，但水资源严重匮乏
B．氢气制备耗能巨大，廉价制氢技术尚未成熟
C．氢气贮存、运输等安全技术已经很好地解决了
D．氢气燃烧产物虽无污染，但其放出热量较少
解析：选B。氢气是一种放出热量多、无污染的、理想的绿色能源，但目前仍处在研究、实验阶段，不是由于水资源的原因，我国淡水资源不是太多，但是海水资源比较丰富，A项错；氢气可以由水制备，但是需要消耗大量的能源，且不好贮存，这是根本原因。
2．(2011年漳州高一检测)可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改变能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术，是实现节能减排的一项重要措施。


下列有关分析不正确的是(　　)
A．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B．推广可再生能源有利于经济可持续发展
C．上图是太阳能光伏电池原理图，图中A极为正极
D．光伏电池能量转化方式是太阳能直接转化变为电能
解析：选C。A、B说法正确；由图中的电流方向可知，A极应为负极，C不正确；光伏电池发电是将光能直接转化为电能，D正确。
3．绿色能源是指使用后不会对环境造成污染的能源，下列属于绿色能源的是(　　)
①太阳能　②风能　③石油　④煤　⑤木材　⑥潮汐能
A．①②⑥              B．②③④
C．①②⑤              D．②⑤⑥
解析：选A。绿色能源属于新能源，符合条件的有太阳能、风能和潮汐能。
4．(2011年高考福建卷)下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(　　)
A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体
B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一
C．节能减排符合低碳经济的要求
D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺
解析：选A。造成温室效应的气体包含CO2和CH4，但不包含N2。
5．从根本上解决环境和生态问题，还要依靠绿色化学的发展。温室效应是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。
(1)下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有________(填字母)。
a．减少化石燃料的使用  b．降低人口出生率
c．采用节能技术  d．利用太阳能、风能
(2)绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，原子利用率表示目标产物的质量与生成物的总质量之比。将CO2转化为有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：
a．CO2＋CH4CH3COOH
b．2CO2＋6H2H2C===CH2＋4H2O
c．6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2
d．CO2＋3H2CH3OH＋H2O
以上反应中，最节能的是____________，原子利用率最高的是________。
解析：(1)降低CO2的浓度，就要从根本上减少CO2的排放，a、b、c三个符合条件；利用太阳能和风能等新能源也可以减少CO2的排放。
(2)反应c为光合作用，不需要另外的能源，最节能，反应a只有一种物质生成，没有副产物，原子利用率为100%，最高。
答案：(1)abcd　(2)c　a


一、单项选择题
1．“绿色化学”要求从根本上减少乃至杜绝污染。下列对农作物收割后留下的茎秆的处理方法中，不符合“绿色化学”的是(　　)
A．就地焚烧              B．发酵后作农家肥
C．加工成精饲料          D．制造沼气
解析：选A。农作物的茎秆就地焚烧会产生污染物。
2．(2011年徐州高一检测)出行是人们日常生活必不可少的环节，出行的工具五花八门，使用的能量也各不相同。自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是(　　)
①生物能　②核能　③电能　④太阳能　⑤化学能
A．①④⑤　　            B．①③⑤
C．①②③                  D．①③④
解析：选B。骑自行车是人消耗人体内的能量做功，是生物能；电动自行车是将电能转化为机械能；普通汽车是通过燃烧汽油而转化为机械能。
3．新的替代能源主要包括(　　)
①核能　②柴草　③焦炭　④太阳能　⑤氢能　⑥液化石油气　⑦水煤气　⑧天然气A．②③⑥⑦              B．①④⑤
C．③⑥⑦⑧              D．①④⑤⑥
解析：选B。新一代能源主要有核能、太阳能、氢能。
4．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。填埋垃圾要到专门的垃圾填埋场。
5．(2011年嘉兴高一检测)人体内葡萄糖的消耗为：
C6H12O6(葡萄糖)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2800 kJ·mol－1，如果某人每天消耗12540 kJ的热量，则他每天至少要摄入葡萄糖的质量为(　　)
A．806 g                  B．1000 g
C．1250 g                  D．1500 g
解析：选A。1 mol葡萄糖为180 g，放出的热量为2800 kJ，所以放出12540 kJ的热量需要葡萄糖12540 kJ÷2800 kJ·mol－1×180 g·mol－1≈806 g。
6．(2011年宿迁高一检测)天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的，则下列说法正确的是(　　)
①可利用电解水的方法制得氢气作能源
②可砍伐树木、野草作能源
③应开发太阳能、核能等新能源，大量应用风能、水能等可再生能源
A．①                  B．②
C．②③              D．③
解析：选D。①电解水用电力来换取氢能，在经济上不合算，②砍伐树木、野草会破坏生态平衡；③新能源、可再生能源是发展方向，因为当今燃料的主体化石燃料是有限的，不可再生的。
二、单项选择题
7．下列有关太阳能的说法不正确的是(　　)
A．太阳能以光波形式传送到地面
B．化石燃料蕴藏的能源来自太阳能
C．太阳能是洁净能源，不污染环境
D．食用植物体内的淀粉、蛋白质等属直接利用能源
解析：选D。食用植物体内的淀粉、蛋白质等，物质中的化学能转化为热能，再被利用。8．2011年4月22日是第42个世界地球日。今年地球日主题为“珍惜地球资源，转变发展方式”。下列行为不符合活动主题的是(　　)
A．开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料
B．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源
C．更新采煤、采油技术，提高产量以满足工业生产的快速发展
D．落实资源的“3R”发展观，即：减少资源消耗(Reduce)、增加资源的重复使用(Reuse)、资源的循环再生(Recycle)
答案：BC
9．下列有关能量转化的说法不正确的是(　　)
A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
解析：选C。葡萄糖在动物体内被氧化放出热量，提供动物所需能量，是化学能转化为热能。
10．(2010年高考江苏卷改编题)如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)


A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：H2－2e－===2H＋
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
解析：选BC。A项，系统中存在光能―→电能、电能―→化学能、化学能―→电能、电能―→机械能等多种能量转化方式；B项，Y中负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋；C项，装置X可电解水生成H2和O2；D项，无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能的完全转化，故B、C正确。
三、非选择题
11．人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，捕获太阳能的生物主要为绿色植物，光合作用的总反应式是________________________________________，光合作用的能量转换是把________转化为________。
解析：本小题是与生物有关的问题。绿色植物在光能作用下，将CO2和H2O转化为有机物和氧气，同时将光能转变为化学能贮存起来。
答案：6H2O＋6CO2C6H12O6(葡萄糖)＋6O2　光能　化学能
12．1 mol氢气燃烧时约放热286 kJ，而1 kg汽油燃烧时约放热46000 kJ。请回答：
(1)等质量的氢气和汽油相比，________放出的热量多。
(2)氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源，试简述氢气作为能源的三个主要优点：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
解析：(1)1 mol H2为2 g,1 kg H2燃烧放热为：286 kJ×1000 g÷2 g＝1.43×105 kJ>4.6×104 kJ。
答案：(1)氢气　(2)①来源丰富　②单位质量的氢气燃烧时放出热量多　③燃烧后不产生污染
13．近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展，像电一样，氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二级能源”，而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为“一级能源”，如煤、石油、太阳能和原子能等。
(1)氢气燃烧时耗氧量小，发热量大。已知，热化学方程式为：
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是________。
(2)氢能源有可能实现能源的贮存，也有可能实现经济、高效的输送。研究表明过渡金属型氢化物(又称间充氢化物)，在这类氢化物中，氢原子填充在金属的晶格间隙之间， 其组成不固定，通常是非化学计量的，如：LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.85、TaH0.78。已知标准状况下，1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64 g·cm－3，相对原子质量为106.4)，试写出钯(Pd)的氢化物的化学式________。
解析：(1)由热化学方程式可知，相同质量的氢气和碳完全燃烧时放出的热量之比：
(285.8 kJ·mol－1×)∶(393.5 kJ·mol－1×)≈4.36∶1。
(2)由题意可知，1 cm3钯粉可吸收896 cm3的氢气，
n(Pd)∶n(H)
＝∶(×2)
＝1∶0.8。
故氢化物的化学式为PdH0.8。
答案：(1)4.36∶1　(2)PdH0.8
14．氢气是一种理想的新能源，已知下列两个热化学方程式：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－563.6 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.5 kJ·mol－1
试计算，燃烧多少千克氢气生成液态水放出的热量与燃烧5.60 kg一氧化碳生成二氧化碳放出的热量相等？
解析：设氢气的质量为x，与5.60 kg CO燃烧产生的热量相等。
×
＝×
解得x≈0.394 kg。
答案：0.394 kg