浙江省高考化學一輪復習導航 第5單元第21講 太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用課件 新課標

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1、 一、太陽能的利用一、太陽能的利用 綠色植物的光合作用是太陽能的主要吸收形式，地球上每年通過光合作用儲存的太陽能，相當于全球能耗的10倍左右。主要是通過 1光能化學能 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 2化學能熱能 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O光葉綠素催化劑催化劑 直接利用太陽能主要有以下幾種方式： 1光-熱轉(zhuǎn)換 利用太陽能輻射加熱物體而獲得熱能，如：溫室、大棚。地膜、太陽能熱水器等。 2光-電轉(zhuǎn)換 (1)光-熱-電轉(zhuǎn)換：基本原理是利用太陽輻射能發(fā)電。 (2)光-電直接轉(zhuǎn)換：利用光電效應直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能。 3光

2、-化學能轉(zhuǎn)換 利用太陽輻射能在適當?shù)拇呋瘎l件下可以使水分解制得氫氣，這是一種很有前途的光-化學能轉(zhuǎn)換方式。 二、生物質(zhì)能的利用二、生物質(zhì)能的利用 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)有機廢棄物、動物糞便等這些物質(zhì)中蘊藏著豐富的能量，我們把這些來自于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量叫做生物質(zhì)能。 生物質(zhì)能利用的主要方式： 1直接燃燒 (C6H10O5)n+6nO2 6nCO2+5nH2O 2生物化學轉(zhuǎn)換 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 3熱化學轉(zhuǎn)換 C6H12O6 3CH4+3CO2 (C6H10O5)n+nH

3、2O 3nCH4+3nCO2淀粉酶催化劑發(fā)酵隔離空氣發(fā)酵 三、氫能的開發(fā)和利用三、氫能的開發(fā)和利用 制氫氣的原料是水，燃燒的產(chǎn)物也是水，因此它是一種理想的清潔燃料。考點一 化學與STS 例例1 (2011浙江浙江)下列說法不正確的是() A化學反應有新物質(zhì)生成，并遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律 B原子吸收光譜儀可用于測定物質(zhì)中的金屬元素，紅外光譜儀可用于測定化合物的官能團 C分子間作用力比化學鍵弱得多，但它對物質(zhì)熔點、沸點有較大影響，而對溶解度無影響 D酶催化反應具有高效、專一、條件溫和等特點，化學模擬生物酶對綠色化學、環(huán)境保護及節(jié)能減排具有重要意義C 【解析】A項正確，化學反應遵守三大守恒規(guī)

4、律。B項正確，原子吸收光譜儀也叫元素分析儀，能測定元素的種類和含量；紅外光譜儀測定有機物基團對紅外光的特征吸收光譜。C項錯誤，分子間作用力(特別是氫鍵)，也能影響物質(zhì)溶解度。D項正確，如模擬生物固氮，細菌法煉銅。 【方法技巧點撥】本題主要考查化學與STS的聯(lián)系。目的是引導學生要重視課本知識，學好課本知識，要重視基礎知識的掌握。同時也考查學生掌握化學知識面的寬廣度和基礎知識的鞏固程度，以及注重理論聯(lián)系實際的能力培養(yǎng)。應該認識到化學是一門與生活、生產(chǎn)密切聯(lián)系的學科，平時就要培養(yǎng)養(yǎng)成勤于觀察、注意學科最新發(fā)展動向的好習慣，要善于聯(lián)系、學以致用，運用化學知識解釋或解決生活熱點問題。 考點二 化學反應中

5、的能量變化 例例2 現(xiàn)在城市居民使用的管道煤氣的主要成分是：H2、CO和少量CH4。H2、CO和CH4的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示： 物質(zhì)H2COCH4燃燒熱(kJ/mol)285.8283.0890.3(1)請寫出H2、CO和CH4燃燒的熱化學方程式。H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)DH= -285.8 kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)DH= -283.0 kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)DH= -890.3 kJ/mol (2)作為開發(fā)西部的西氣東輸工程的重要成就，西部天然氣已全面進入上海、江蘇境內(nèi)，陸續(xù)成為城市居民使用的主要能

6、源。使用管道煤氣用戶改用天 然 氣 ， 應 調(diào) 整 灶 具 進 氣 量 閥 門 ， 即 增 大_(填“空氣”或“天然氣”)的進入量或減少_(填“空氣”或“天然氣”)的進入量。據(jù)報道，同時燃氣價格也將在現(xiàn)有的0.95元/m3基礎上調(diào)整到1.31元/m3，請通過計算說明若居民保持生活水平不變，在消耗燃氣方面的消費大約是現(xiàn)在的_倍?？諝?天然氣 0.44 【解析】燃燒熱是指完全燃燒1 mol可燃物生成穩(wěn)定物質(zhì)所釋放的能量，因此燃燒產(chǎn)物應為CO2和液態(tài)H2O，結合熱化學方程式的書寫注意點，不難寫出正確的熱化學方程式。 由燃燒方程式可見，1 mol H2或CO完全燃燒均需消耗0.5 mol O2，而1

7、mol CH4完全燃燒需消耗2 mol O2，顯然改燒天然氣使應增大空氣進入量或減少天然氣進入量。 生活水平不變，即每天需要的熱量相等，不妨假設需要的熱量為890.3 kJ，分別計算需要煤氣或天然氣的量，進而算出價格比1.31/(890.5/284.4) 0.95=0.44。 【方法技巧點撥】將能量變化與實際生活相結合，應是今后化學試題命題的方向。 考點三 新能源的應用 例例3 科學家認為，氫氣是一種高效而無污染的理想能源，近20年來，對以氫氣作為未來的動力燃料能源的研究獲得了迅速發(fā)展。 (1)已知：H2的燃燒熱為285.8 kJmol-1，試寫出H2完 全 燃 燒 的 熱 化 學 方 程 式

8、 ：_。2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)DH= -571.6 kJmol-1 (2)用氫作為能源亟待解決的又一問題是貯氫材料的開發(fā)，研究表明某些過渡金屬能與氫原子形成氫化物，氫原子填充在金屬的晶格間隙之間，其組成不固定，通常是非化學計量的(如LaH2.76)。已知標準狀況下，1體積的鈀粉大約可吸附896體積的氫氣(鈀粉的密度為10.64 g/cm3)，試寫出鈀(Pd)的氫化物的化學式_。PdH0.8(或Pd5H4) 【解析】 (1)熱化學方程式書寫應注意注明狀態(tài)，注明對應的熱效應(含+、-號)，單位應為kJmol-1，不是kJ。 (2)通過求Pd和H的物質(zhì)的量之比求Pd的氫化物的化學式

9、。 【方法技巧點撥】緊扣燃燒熱的概念迅速寫出熱化學方程式；將體積單位假設為升，根據(jù)密度、氣體摩爾體積換算成Pd和H的物質(zhì)的量之比。 1.(2011揚州調(diào)研揚州調(diào)研)乙醇可通過淀粉等生物質(zhì)原料發(fā)酵制得，屬于可再生資源，通過乙醇制取氫氣具有良好的應用前景。已知通過乙醇制取氫氣有如下兩條路線： a水蒸氣催化重整： CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2(g)+2CO(g) DH=+255.58 kJmol-1 b部分催化氧化： CH3CH2OH(g)+O2(g) 3H2(g)+2CO(g) DH=+13.76 kJmol-1 則下列說法錯誤的是() A從原料消耗的角度來看，a路線制氫更有價值

10、B從能量消耗的角度來看，b路線制氫更加有利 Ca路線制氫由于要消耗很多能量，所以在實際生產(chǎn)中意義不大 D降低溫度，可提高b路線中乙醇的轉(zhuǎn)化率 【解析】本題考查熱化學方程式的實際應用。a路線中，1 mol乙醇可以產(chǎn)生4 mol氫氣，b路線中，1 mol乙醇可以產(chǎn)生3 mol氫氣，A選項正確；從能量消耗的角度來看，b路線吸收的熱量要小的多，B選項正確；a路線需要吸收大量的熱量，所以不可取，C選項正確；該反應是吸熱反應，降低溫度，平衡逆向移動，D選項錯誤。【答案】D 2.(2011日照三模日照三模)化學與科學、技術、社會、環(huán)境密切相關。下列有關說法中錯誤的是() A推廣使用風能、太陽能等新能源能夠減

11、少溫室氣體的排放 B餐桌上的瓷盤是硅酸鹽制品 C制作航天服的聚酯纖維和用于光纜通信的光導纖維都是新型無機非金屬材料 D用“84”消毒液來殺死H1N1流感病毒是因為病毒蛋白質(zhì)變性C 【解析】本題考查化學與STSE知識。聚酯纖維屬于有機高分子化合物，而光導纖維則是SiO2。 3.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倍受青睞。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權的氫燃料電池轎車“超越三號”，已達到世界先進水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標邁進。氫能具有的優(yōu)點包括() 原料來源廣易燃燒、熱值高儲存方便 制備工藝廉價易行 A B C DA 【解析】水是廣泛的氫來源，但是氫氣儲存不方便，制備

12、時候要消耗大量能源。 4.下列關于熱化學反應的描述中正確的是() AHCl和NaOH反應的中和熱DH= -57.3 kJ/mol，則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱DH=2 (-57.3) kJ/mol B C O ( g ) 的 燃 燒 熱 是 2 8 3 . 0 k J / m o l ， 則2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反應的DH=2283.0 kJ/mol C需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 D1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱B 【解析】選項A中中和熱是指在一定條件下強酸與強堿的稀溶液反應生成1 mol H2O所放出的熱量，與酸和堿的

13、元數(shù)無關；選項C中加熱是化學反應的條件，與反應是否為放熱和吸熱無關，如：Fe+S=FeS，它屬于放熱反應；選項D中燃燒熱是指1 mol的物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物所放出的熱量，這里的穩(wěn)定化合物包含兩層意思，一是化合物穩(wěn)定，如C燃燒可生成CO和CO2，其中CO2比CO穩(wěn)定，二是化合物的狀態(tài)穩(wěn)定，如氣態(tài)的水就不如液態(tài)的水穩(wěn)定。 5.工業(yè)上制備純硅反應的熱化學方程式如下： SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) DH=+Q kJmol-1(Q0) 某溫度、壓強下，將一定量的反應物通入密閉容器進行以上的反應(此條件下為可逆反應)，下列敘述正確的是() A反應過程中，若增大壓強能提

14、高SiCl4的轉(zhuǎn)化率 B若反應開始時SiCl4為1 mol，則達到平衡時，吸收熱量為Q kJ C反應至4 min時，若HCl的濃度為0.12 molL-1，則H2的反應速率為0.03 mol/(Lmin) D當反應吸收熱量為0.025Q kJ時，生成的HCl通入100 mL 1 molL-1的NaOH恰好反應D 【解析】該反應為體積增大的反應，增大壓強平衡左移，減小SiCl4轉(zhuǎn)化率，A錯；該反應為可逆反應，不能實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量一定小于Q kJ，B錯；反應至4 min時，HCl的濃度為0.12 mol/L，表示的反應速率為：v(HCl)=0.03 mol/Lmin，換算為v(H2)=0.

15、015 mol/Lmin，C錯；當放熱0.025Q kJ時，說明反應的SiCl4為0.025 mol，生成HCl 0.1 mol，其與100 mL 1 mol/L的NaOH恰好反應，D正確。 6.(2011海南模擬海南模擬)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學反應為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學方程式為 C(s)+O2(g)=CO2(g)DH= -393.5 kJmol-1 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)DH= -242.0 kJmol-1 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)DH= -283.0 kJmol-1 請回答

16、： (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C(s)與水蒸氣反應的熱化學方程式：_。高溫 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)DH=+131.5 kJmol-1 (2)比較反應熱數(shù)據(jù)可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”；乙同學根據(jù)蓋斯定律作出下列循環(huán)圖： 并據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”。 請分析：甲、乙兩同學觀點正確的是_(填“甲”或“乙”)；判斷的理由是_。 (3)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有 很 多 優(yōu)

17、點 ， 請 列 舉 其 中 的 兩 個 優(yōu) 點 ：_。乙 甲同學忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量(或DH1=DH2+DH3且DH20) 減少污染，燃燒充分，方便運輸(答兩個即可) (4)水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料，也是重要的有機化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成：甲醇、甲醛、甲酸、乙酸。試分析當CO和H2按1 1的體積比混合反應，合成上述_(填序號)物質(zhì)時，可以滿足“綠色化學”的要求，完全利用原料中的原子，實現(xiàn)零排放。 【解析】根據(jù)蓋斯定律將方程式合并即可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) DH=+131.5 kJmol-1，由此可知煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是吸熱反應，而甲正是忽略了這

18、個問題，才誤認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”。CO和H2按1 1反應合成物質(zhì)時，可達到零排放，符合“綠色化學”的要求，則合成的物質(zhì)滿足最簡式為CH2O。則符合。 7.(2011大連三模大連三模)據(jù)NASA太空飛行網(wǎng)站2011年2月6日報道：太平洋標準時間2月6日4點26分，一枚“米諾陶”-1(MinotaurI)火箭從范登堡空軍基地發(fā)射?；鸺龜y帶了一顆美國國家偵察辦公室(NRO)國家安全有效載荷?；鸺褂闷纂屡c四氧化二氮反應生成二氧化碳、氮氣和水蒸氣，并放出大量能量，利用該能量將衛(wèi)星送上天空。 (1)寫出化學方程式：_。 (2)火箭發(fā)射場產(chǎn)生大量濃紅棕色氣體，它是由N2O4

19、=2NO2產(chǎn)生，該反應_(填：“是”或“不是”)氧化還原反應，理由是_。 C2H8N2+2N2O4 =2CO2+3N2+4H2O 高溫不是 因為NO2和N2O4中氮元素化合價都是+4價，化合價沒有變化 (3)利用下列儀器測定上述化學反應產(chǎn)物的化學計量數(shù)之比： C瓶裝試劑是_，其作用是_。 儀器連接順序為_。 測定氮氣體積注意事項是_。 若測得A裝置反應前后凈增a g，B裝置收集到b L氣體(標準狀況)，C裝置反應前后凈增c g 則 上 述 反 應 產(chǎn) 物 的 物 質(zhì) 的 量 之 比 ：n(CO2) n(H2O) n(N2)=_。濃硫酸 吸收水蒸氣 C、A、B a.冷卻至室溫；b.調(diào)平B裝置中量

20、筒與集氣瓶的液面；c.讀數(shù)時視線與量筒凹液面最低處相平 :44 18 22.4acb 【解析】本題以含氮高能燃料為載體聯(lián)系化學方程式書寫，反應類型判斷，以及實驗設計命題。(1)根據(jù)反應物和產(chǎn)物直接寫出其化學式，用觀察法配平方程式。(2)判斷氧化還原反應的唯一標準是元素化合價是否發(fā)生變化，由于二氧化氮和四氧化二氮中氮元素都是+4價，所以，它不是氧化還原反應。(3)測定其產(chǎn)物中水，二氧化碳和氮氣，由于A裝置中堿石灰既能吸收水，又能吸收二氧化碳，所以，C裝置用于吸收水，一般盛裝濃硫酸。A裝置用于吸收二氧化碳，B裝置用于測定氮氣體積。實驗順序是，先測定水的質(zhì)量，然后，測定二氧化碳，最后，測定氮氣體積。測定氮氣體積注意三點：一是溫度冷卻至室溫；二是上下移動量筒調(diào)平量筒與集氣瓶的液面；三是讀數(shù)時，視線與量筒凹液面最低處相平。A裝置凈增質(zhì)量為二氧化碳，C裝置凈增質(zhì)量為水，故，n(H2O)= mol，n(CO2)= mol，n(N2)= mol。