2019-2020年高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用教學(xué)案蘇教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用教學(xué)案蘇教版必修2 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.知道能源的分類。2.認(rèn)識開發(fā)利用清潔高效新能源的重要意義。 一、太陽能的利用 1．下圖是太陽能的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖 觀察分析上圖，回答下列問題： (1)地球上最根本的能源是太陽能，太陽能可以轉(zhuǎn)化為各種不同的能量，如熱能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。自然界中利用太陽能最重要也是最成功的途徑是植物的光合作用。 (2)目前，世界所需的能源大多來自于石油、煤、天然氣，它們是由遠(yuǎn)古生物掩埋在地下深處歷經(jīng)幾百萬年演變所形成的。 (3)在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)而生成淀粉、纖維素，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成水和二氧化碳，釋放出熱量，供給生命活動的需要。 2．閱讀教材內(nèi)容，回答下列問題： (1)直接利用太陽能的方式有哪些？ 答案　直接利用太陽輻射能，基本方式有： ①光—熱轉(zhuǎn)換，如太陽能熱水器等； ②光—電轉(zhuǎn)換，如太陽能電池等； ③光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換； ④光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換。 (2)舉例說明太陽能可間接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、電能或化學(xué)能。 答案?、偬柲荛g接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和電能。如太陽輻射能使地表水分蒸發(fā)形成云雨，匯成江、河，上游的水位提高，形成落差，推動水輪機(jī)發(fā)電。 ②太陽能間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。如礦物燃料由遠(yuǎn)古時代的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化而來，歸根到底是由太陽能轉(zhuǎn)化而來。 1.人類生命活動使用的能量主要來源于太陽能 2．被廣泛開發(fā)利用的理想能源——太陽能 (1)數(shù)量巨大；(2)時間長久；(3)普照大地；(4)清潔安全。 1．下列有關(guān)太陽能的說法不正確的是(　　) A．太陽能以光波形式傳送到地面 B．化石燃料蘊(yùn)藏的能源來自太陽能 C．太陽能是潔凈能源，不污染環(huán)境 D．食用植物體內(nèi)的淀粉、蛋白質(zhì)等屬直接利用太陽能 答案　D 2．下列能源物質(zhì)中不是源于太陽能的是(　　) A．煤炭 B．水能 C．地?zé)崮? D．沼氣 答案　C 解析　煤炭是遠(yuǎn)古植物吸收太陽能固定下來的能量，是儲存在地殼中的“太陽能”；水能是地球上的水經(jīng)過植物的光合作用、新陳代謝等生命活動推動了地球上水的循環(huán)，所以水能是間接的來自于太陽能；沼氣是植物吸收太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲存在植物體內(nèi)，經(jīng)過細(xì)菌的腐化而產(chǎn)生的，也是太陽能的轉(zhuǎn)換。 二、生物質(zhì)能的利用 1．閱讀教材回答：生物質(zhì)能的來源是什么？你所熟悉的生物質(zhì)有哪些？ 答案　生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所儲存的能量。 生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)廢棄物(如植物的秸稈、枝葉)、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物、動物糞便等。 2．舉例說明生物質(zhì)能利用的方式主要有哪幾種？ 答案　生物質(zhì)能利用的方式主要有三種： (1)直接燃燒——燃燒植物枝葉獲得熱量： (C6H10O5)n＋6nO26nCO2＋5nH2O (2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換——用淀粉制取燃料乙醇 (C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6 C6H12O62CH3CH2OH＋2CO2↑ (3)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換——生物質(zhì)隔絕空氣加強(qiáng)熱產(chǎn)生可燃?xì)怏w 3．現(xiàn)代垃圾處理廠是把大量生活垃圾中的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱能、電能。 生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)及利用方式 (1)生物質(zhì)能具有可再生、儲量大、污染低等優(yōu)點(diǎn)。 (2)生物質(zhì)能利用的方式有①直接燃燒；②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換；③熱化學(xué)轉(zhuǎn)換。 3．植物及其廢棄物可制成乙醇燃料，下列關(guān)于乙醇燃料的說法錯誤的是(　　) A．它是一種可再生能源 B．乙醇易燃燒，污染小 C．乙醇只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)作燃料 D．糧食作物是制乙醇的重要原料 答案　C 解析　糧食作物經(jīng)過發(fā)酵可制得乙醇，所以A、D正確；乙醇燃燒生成二氧化碳和水，污染小，所以B正確；乙醇也可用作汽車的燃料，所以C錯誤。 4．能源與人類的生活和社會發(fā)展密切相關(guān)。下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法正確的是(　　) A．用糧食發(fā)酵得到酒精代替汽油作汽車燃料 B．隨著科技的發(fā)展，氫氣將會成為主要能源 C．在農(nóng)村不提倡利用沼氣作生活燃料 D．人類利用的能源都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的 答案　B 解析　用糧食發(fā)酵得到酒精會大量消耗糧食，不符合我國糧食安全的國情，A錯；在農(nóng)村提倡利用沼氣作生活燃料，C錯；人類利用的能源有的是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的，有的是自然界提供的，如水能、風(fēng)能等，D錯。 三、氫能的開發(fā)和利用 1．通過初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，氫能為什么是最好的新型能源？ 答案　氫能的三大優(yōu)點(diǎn)：(1)熱值高；(2)來源廣；(3)無污染。 2．氫能是一種理想的、極有前途的二次能源，它被人們視為理想的“綠色能源”。現(xiàn)在有多少種氫能的開發(fā)方式？這些方式有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ 答案　目前人類制取氫氣的方法有： (1)以天然氣、石油和煤為原料，在高溫下與水蒸氣反應(yīng)或用部分氧化法制氫氣。此法消耗大量不可再生的能源。 (2)電解水制氫氣。該方法制備氫氣的條件比較簡單，對環(huán)境也不會造成污染，但用該方法來制備氫氣需要消耗大量的電能，生產(chǎn)成本太高。 (3)在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用太陽能分解水制氫氣。 3．舉例說明氫能的利用有哪些途徑？ 答案　(1)氫氣燃燒放熱(如以液態(tài)氫作為火箭的燃料)；(2)用高壓氫氣、氧氣制作氫氧燃料電池；(3)利用氫的熱核反應(yīng)釋放的核能(如氫彈)。 氫能的開發(fā)利用及其優(yōu)點(diǎn) (1)氫能具有熱值高、無污染、來源廣等優(yōu)點(diǎn)。 (2)氫能開發(fā)利用的關(guān)鍵問題是 ①低成本制備H2(關(guān)鍵是尋找有效的催化劑)； ②H2的貯存運(yùn)輸(貯氫材料的研制應(yīng)用)。 5．綠色能源是指使用過程中不排放或排放極少污染物的能源，如一級能源中的水能、地?zé)崮堋⑻烊粴獾?；二級能源中的電能、氫能等。下列能源屬于綠色能源的是(　　) ①太陽能?、陲L(fēng)能?、凼汀、苊骸、莩毕堋、弈静? A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．①②⑤ 答案　D 6．冰島火山爆發(fā)再一次向人類敲響了警鐘，必須發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”。氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車備受青睞。下列不是氫能優(yōu)點(diǎn)的是(　　) A．原料來源廣 B．易燃燒，放出熱量多 C．生成物無污染 D．制取H2簡單易行 答案　D 解析　工業(yè)上制取H2的原料是H2O，來源廣，A正確；H2易燃燒且等質(zhì)量物質(zhì)中放出的熱量較多，產(chǎn)物為H2O，無污染，B、C正確；工業(yè)上利用水制取H2需消耗大量能量且效率低，D錯。  1．能量的轉(zhuǎn)化 2．能源的分類 1．“能源分類相關(guān)圖”如下圖所示，四組能源選項中全部符合圖中陰影部分的能源是(　　) A．煤炭、石油、潮汐能 B．水能、生物能、天然氣 C．太陽能、風(fēng)能、沼氣 D．地?zé)崮?、海洋能、核? 答案　C 解析　A項，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B項，天然氣不是新能源，也不是可再生能源；D項，地?zé)崮苁莵碜缘厍騼?nèi)部的能源，核能不是可再生能源，也不是來自太陽的能源。 2．下列給出的能源中，不能作為新能源的是(　　) A．太陽能 B．無煙煤 C．燃料電池　 D．氫能 答案　B 解析　煤屬于礦物燃料，會嚴(yán)重污染空氣。太陽能、燃料電池、氫能均為有發(fā)展前景的新能源。 3．據(jù)報道，某國一集團(tuán)擬在太空建造巨大的集光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：2H2O2H2↑＋O2↑。下列說法正確的是(　　) ①水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)?、跉錃馐且淮文茉础、凼褂脷錃庾魅剂嫌兄诳刂茰厥倚?yīng)?、苋粲蒙傻臍錃馀c空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇儲存起來，可以改善生存環(huán)境 A．①④ B．②③ C．③④ D．①② 答案　C 解析?、僦兴姆纸夥磻?yīng)是吸熱反應(yīng)；②中在自然界中氫氣無法直接取得，是二次能源；③中氫氣的燃燒產(chǎn)物是水，化石燃料燃燒會產(chǎn)生二氧化碳，所以氫氣作燃料有助于控制溫室效應(yīng)；④中生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，則可以對二氧化碳進(jìn)行循環(huán)利用。 4．下列關(guān)于能源和作為能源使用的物質(zhì)的敘述中錯誤的是(　　) A．化石能源物質(zhì)內(nèi)部蘊(yùn)含著大量的能量 B．綠色植物進(jìn)行光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來 C．物質(zhì)的化學(xué)能可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能，為人類所利用 D．吸熱反應(yīng)沒有利用價值 答案　D 解析　任何反應(yīng)都有有利和不利的一面，如C＋CO22CO是吸熱反應(yīng)，在鋼鐵冶煉中可以利用該反應(yīng)獲得更多的還原劑CO，故D項錯誤。 5．能源是現(xiàn)代文明的原動力，通過化學(xué)方法可以使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化，從而開辟新能源和提高能源的利用率。 (1)氫氣在燃燒時，放出大量熱量，說明該反應(yīng)是________熱反應(yīng)，這是由于反應(yīng)物的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)生成物的總能量；從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)角度來看，是由于斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量________形成生成物中的化學(xué)鍵放出的總能量。 (2)氫氣被公認(rèn)為是21世紀(jì)代替礦物燃料的理想能源，2 g 氫氣燃燒時放出286 kJ熱量，而每千克汽油燃燒放出的熱量為46 000 kJ。試據(jù)此分析氫氣作為能源代替汽油的優(yōu)勢：________________________________________________________________________。 答案　(1)放　大于　小于　(2)清潔能源，燃燒后無污染環(huán)境的物質(zhì)生成；單位質(zhì)量放出的熱量多 解析　(1)燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，所以氫氣的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)能量守恒定律，放熱反應(yīng)是反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，放熱反應(yīng)的本質(zhì)是斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵放出的總能量。(2)2 g氫氣燃燒時放出286 kJ熱量，所以1 000 g氫氣燃燒放出143 000 kJ的熱量，約是每千克汽油燃燒放出熱量的3倍，且氫氣燃燒的產(chǎn)物是水，對環(huán)境無污染。 [基礎(chǔ)過關(guān)] 題組一　太陽能的利用 1．下列有關(guān)太陽能的利用方式以及列舉的實(shí)例錯誤的是(　　) A．太陽能電池是一種光—電轉(zhuǎn)換形式 B．太陽能熱水器是一種光—熱轉(zhuǎn)換形式 C．綠色植物進(jìn)行的光合作用，是一種光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換，它的本質(zhì)是光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換 D．風(fēng)能是空氣流動形成的，與太陽能無關(guān) 答案　D 解析　光—電轉(zhuǎn)換、光—熱轉(zhuǎn)換、光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換和光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換是太陽能利用的基本方式。它們都是把光能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量的過程。風(fēng)能形成的本質(zhì)原因是太陽輻射使空氣受熱不均造成的，D項錯誤。 2．人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學(xué)原料。下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是(　　) A．該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程 B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生 C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng) D．催化劑b表面的反應(yīng)是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH 答案　C 解析　由CO2和HCOOH中碳元素的化合價變化可知，CO2應(yīng)該在正極放電形成HCOOH，由圖示裝置電子移動的方向可確定b為正極，a為負(fù)極。催化劑a表面：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，所以答案選C。 題組二　生物質(zhì)能的利用 3．下列有關(guān)生物質(zhì)能的說法不正確的是(　　) 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)能直接轉(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(xué)能 答案　C 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(xué)能的轉(zhuǎn)換，B項正確；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(xué)能，D正確。 4．下列對于城市廢棄物中生物質(zhì)能的利用不合理的是(　　) A．把廢棄物拉到鄉(xiāng)下找個地方埋掉 B．對廢棄物進(jìn)行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供熱和發(fā)電 C．把廢棄物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取甲烷 D．讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃性氣體 答案　A 解析　城市廢棄物中含有豐富的生物質(zhì)能，埋掉是一種資源浪費(fèi)，故A不合理；處理后焚燒利用產(chǎn)生的熱能供熱和發(fā)電，B合理；將廢物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取甲烷、可燃性氣體均合理，故C、D合理；利用不合理的只有A項。 題組三　氫能的開發(fā)與利用 5．H2是一種很有前途的能源，以水為原料大量制取H2，最理想的途徑是(　　) A．利用太陽能直接使水分解為H2 B．以焦炭和水為原料制水煤氣后再分離出H2 C．以赤熱的Fe和水反應(yīng)生成H2 D．由熱電廠提供電能，利用直流電電解水產(chǎn)生H2 答案　A 解析　B項，C＋H2O(g)CO＋H2；C項，3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；D項，2H2O2H2↑＋O2↑，B、C、D三項都要消耗傳統(tǒng)能源；而A項中太陽能是已被人們使用的新能源，與傳統(tǒng)能源相比較，太陽能的優(yōu)點(diǎn)很多，而且是一般傳統(tǒng)能源無法比擬的。 6．科學(xué)家最近研究出一種環(huán)保、安全的儲氫方法，其原理可表示為NaHCO3＋H2HCOONa＋H2O。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．儲氫、釋氫過程均無能量變化 B．儲氫過程中，NaHCO3被氧化 C．NaHCO3、HCOONa均含有離子鍵和共價鍵 D．釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2 答案　C 解析　儲氫、釋氫過程均存在能量變化，A不正確；儲氫過程中，NaHCO3被H2還原，B不正確；NaHCO3中Na＋與HCO之間存在離子鍵，HCO中存在共價鍵，HCOONa中Na＋與HCOO－之間存在離子鍵，HCOO－中存在共價鍵，C項正確；釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出0.1 mol H2，但沒說明狀態(tài)，無法知道其體積，D項不正確。 題組四　能源的轉(zhuǎn)化與利用 7．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(　　) 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 答案　B 解析　石油燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；太陽能電池供電是太陽能轉(zhuǎn)化為電能；植物的光合作用是太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。 8．為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時緩解能源危機(jī)，有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。 下列說法正確的是(　　) A．H2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng) B．氫能源已被普遍使用 C．2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的總能量 D．氫氣不易貯存和運(yùn)輸，無開發(fā)利用價值 答案　C 解析　2H2O===2H2↑＋O2↑是吸熱反應(yīng)，說明2 mol H2O的能量低于2 mol H2 和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易貯存和運(yùn)輸，所以氫能源利用并未普及，但發(fā)展前景廣闊。 9．有專家指出，如果利用太陽能使燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等重新組合，那么，不僅可以消除對大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機(jī)。觀察下面圖示，判斷在此構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中，太陽能最終轉(zhuǎn)化為(　　) A．化學(xué)能 B．熱能 C．生物質(zhì)能 D．電能 答案　B 解析　理解圖示的轉(zhuǎn)化關(guān)系便可順利解題。關(guān)鍵信息是利用太陽能使CO2、H2O、N2等重新組合，根據(jù)圖示可知燃料燃燒后轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物并放出熱量，燃燒產(chǎn)物又結(jié)合太陽能轉(zhuǎn)化為燃料，如此循環(huán)可知太陽能最終轉(zhuǎn)化為熱能。故選B。 10．煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能的能量形成和轉(zhuǎn)換利用過程基本上是(　　) A．太陽能→化學(xué)能→熱能 B．太陽能→機(jī)械能→電能 C．生物質(zhì)能→電能→化學(xué)能→熱能 D．太陽能→機(jī)械能→化學(xué)能 答案　A 解析　煤、石油、天然氣是遠(yuǎn)古植物吸收太陽能固定下來的能量，是儲存在地殼下面的“太陽能”，可以說是遠(yuǎn)古植物將太陽能轉(zhuǎn)換化學(xué)能而儲存下來的；生物質(zhì)能是植物進(jìn)行光合作用將太陽能轉(zhuǎn)換的化學(xué)能。最后化學(xué)能通過各種途徑變?yōu)闊崮?、電能等能量形式? [能力提升] 11．(1)請在每個化學(xué)方程式后的橫線上注明化學(xué)反應(yīng)過程中能量的主要轉(zhuǎn)化形式。 ①Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag：________(填正向反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化形式)。 ②2C2H2＋5O24CO2＋2H2O：________。 ③6H2O＋6CO2C6H12O6＋6O2：________。 ④CaCO3CaO＋CO2↑：________。 (2)沼氣是一種廉價的能源，它是由秸稈、雜草等廢棄物經(jīng)微生物發(fā)酵后產(chǎn)生的，有關(guān)過程如下： (C6H10O5)n(纖維素)＋nH2O3nCO2↑＋3nCH4↑＋能量 ①上述過程的實(shí)際意義是______________________________________。 ②在使用沼氣做飯時，需要注意的問題是___________________________________。 ③建立沼氣發(fā)電站，可以把________能轉(zhuǎn)化為電能，沼氣被稱為________能源。 答案　(1)①化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?、诨瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能?、酃饽苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能?、軣崮苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能　(2)①即是能源的一個重要來源，也是擴(kuò)大肥源、提高肥效、改善農(nóng)村衛(wèi)生條件的重要措施?、诜乐拐託庑孤?，保持廚房通風(fēng)良好　③生物質(zhì)　新 解析　(1)①放電時，該反應(yīng)在原電池中進(jìn)行，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 ②C2H2(乙炔)燃燒時主要將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。 ③綠色植物進(jìn)行光合作用時，主要將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 ④石灰石(CaCO3)高溫分解時，主要將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 (2)秸稈、雜草等廢棄物經(jīng)微生物發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，可將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，獲得潔凈的燃料，既可以提供能源，也可以擴(kuò)大肥源、提高肥效、改善農(nóng)村衛(wèi)生條件。沼氣與空氣混合后遇到明火會發(fā)生爆炸，在使用沼氣做飯時，要防止沼氣泄漏，保護(hù)廚房通風(fēng)良好。建立沼氣發(fā)電站，可以把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。 12．科學(xué)家認(rèn)為，氫氣是一種高效而無污染的理想能源，近20年來，對氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展。 (1)已知1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8 kJ的熱量，試寫出H2燃燒的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (2)為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價的氫氣，下列可供開發(fā)又較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是________(填字母)。 A．電解水 B．鋅和稀硫酸反應(yīng) C．光解海水 D．以石油、天然氣為原料制取 (3)某學(xué)生查閱大量資料，提出下列用水制取氫氣的研究方向： ①研究在水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下制取氫氣，同時釋放能量 ②設(shè)法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣 ③尋找高效催化劑，提高水在一定條件下分解產(chǎn)生氫氣的轉(zhuǎn)化率 ④尋找特殊化學(xué)物質(zhì)，用于開發(fā)廉價能源，用以分解水制取氫氣 請你從上述研究方向中，選擇其中不合理的一項，并簡述理由： 不合理的是________，理由是_______________________________________________。 答案　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJmol－1 (2)C　(3)①　水分子中不含氫氣分子，不可能在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下得到氫氣，且水分解是吸熱反應(yīng)(或③　催化劑能提高水分解產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率，但不能提高水的轉(zhuǎn)化率) 解析　(2)電解水需要消耗大量的電力，A項不正確；鋅和稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣太少，不能滿足生產(chǎn)需要，且不經(jīng)濟(jì)，B項不正確；以石油和天然氣為原料制取氫氣也需要消耗大量的能源，D項不正確。 13．保護(hù)環(huán)境已成為當(dāng)前和未來的一項全球性重大課題。為解決目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題，并緩解能源危機(jī)，有的專家提出利用太陽能促使燃料循環(huán)使用的構(gòu)想，如圖所示： 請回答下列問題： (1)過程Ⅰ的能量轉(zhuǎn)化形式為__________能轉(zhuǎn)化為__________能。 (2)上述轉(zhuǎn)化過程中，ΔH1和ΔH2的關(guān)系是__________。 (3)斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量見下表： H—N H—O N≡N O＝O E/kJmol－1 393 460 941 499 常溫下，N2與H2O反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 答案　(1)太陽　化學(xué) (2)ΔH1＝－ΔH2 (3)2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝1 189 kJmol－1 解析　(1)由圖可知，過程Ⅰ是太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)由能量守恒定律可知，ΔH1＝－ΔH2。(3)常溫下，N2與H2O反應(yīng)生成NH3的反應(yīng)為2N2(g)＋6H2O(l) ===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝2941 kJmol－1＋62460 kJmol－1－(43393 kJmol－1＋3499 kJmol－1)＝1 189 kJmol－1，熱化學(xué)方程式為2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝1 189 kJmol－1。 14．分析下圖，回答以下問題： (1)電解水生成H2，首先要解決的問題是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L H2燃燒生成液態(tài)的水，放出Q kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)氫氣作為理想的“綠色能源”的主要理由是___________________________________。 (4)氫氧燃料電池是氫能源利用的一個重要方向。氫氣在________極上發(fā)生________反應(yīng)，氧氣在________極上發(fā)生________反應(yīng)。 若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出正、負(fù)極上的電極反應(yīng)式：負(fù)極________________________________________________________________________， 正極________________________________________________________________________。 答案　(1)需大量電能 (2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－4Q kJmol－1 (3)來源豐富(H2O)，燃燒放出的熱量多，產(chǎn)物無污染 (4)負(fù)　氧化　正　還原　2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 解析　(2)11.2 L H2為＝0.5 mol，故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水放出熱量為2 mol＝4Q kJ，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－4Q kJmol－1。 (3)H2作為“綠色能源”優(yōu)點(diǎn)有：來源豐富；熱值高；無污染。 (4)在氫氧燃料電池中，H2在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)。若電解質(zhì)為KOH溶液，則負(fù)極為2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正極為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。