化学必修2课时作业2-4太阳能生物质能和氢能的利用

课时作业15太阳能、生物质能和氢能的利用时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．在相同条件下，燃烧时对大气污染程度最小的燃料是(A)A．液化气 B．煤油C．煤饼 D．木柴解析：煤油燃烧会生成黑色烟尘和有毒的SO2气体；煤饼燃烧不仅产生烟尘，煤中所含的硫在燃烧时会生成SO2；木柴燃烧会产生大量的烟尘；液化气主要成分为碳氢化合物，燃烧生成水和二氧化碳，污染小，故选A项。大气污染容易忽视其中包含的粉尘污染。2．下列有关生物质能的说法不正确的是(C)A．生物质能是可再生能源B．生物质能来源于太阳能C．焚烧生活垃圾发电是将生物质能直接转化为电能D．玉米、高粱发酵制乙醇是生物质能转化为化学能解析：生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，生物质能最终利用的结果：除释放能量外，产生无污染的CO2和H2O，通过植物的光合作用，重新将太阳能转化为生物质能，因此生物质能是可再生的新能源，A正确；光—生物质能的转化本质是光—化学能的转换，B正确；焚烧生活垃圾发电的能量转化过程是：生物质能→热能→电能，C不正确；含淀粉较高的农作物发酵制燃料乙醇是生物质能转化为化学能，D正确。3．下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是(B)A．化石燃料物质内部储存着能量B．太阳能不能直接转化为化学能C．物质的化学能可能在不同条件下转化为热能、电能为人类所用D．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来解析：绿色植物进行光合作用时，将太阳能直接转化为化学能，B不正确。4．下列过程中的能量转化，属于太阳能转化为生物质能的是(B)A．石油燃烧 B．植物的光合作用C．核电站发电 D．太阳能电池供电解析：石油燃烧属于化石燃料的利用；植物的光合作用是太阳能转化为生物质能；核电站发电是核能的利用；太阳能电池供电是太阳能转化为电能。5．下列有关说法正确的是(A)A．生物质隔绝空气高温加热，通过热化学转换可产生可燃性气体B．光—电转换是太阳能的利用途径之一，该途径必然发生化学反应C．开发太阳能、氢能、核能、天然气等新能源可以减少雾霾的产生D．科学家正在研究使用高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量解析：生物质隔绝空气高温加热，通过热化学转换可产生可燃性气体，A正确；光—电转换是太阳能的利用途径之一，该途径是物理变化，B错误；天然气不是新能源，C错误；使水分解产生氢气，同时释放能量，不符合能量守恒定律，D错误。6．有专家提出，如果对燃料燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之变成CH4、CH3OH、NH3等的构想(如图)能够实现，那么不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机，在此过程中太阳能最终转化为(C)A．化学能 B．生物质能C．热能 D．电能解析：太阳能→化学能→热能。7．氢能是一种理想的“绿色能源”，以下有关氢能开发的方式中最理想的是(C)A．大量建设水电站，用电力分解水制取氢气B．利用化石燃料燃烧放热，使水高温分解产生氢气C．在催化剂作用下，利用太阳能分解水制取氢气D．利用铁等金属与酸反应产生氢气解析：消耗大量的电能，A错误；产生大量污染物，且造成能量的浪费，B错误；太阳能无污染，且取之不尽用之不竭，C正确；消耗大量的金属，D错误。8．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(C)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源原理图，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为电能解析：可再生能源是指在自然界中可以再生，永久利用，取之不尽，用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。所以，A、B两项正确；原电池中外电路电流的方向是从正极流向负极，由图中电流方向可知B为正极，所以C项不正确。9．下列化学变化中，能量的转化形式解释不正确的是(A)A．Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))Zn(OH)2＋2Ag，充电时化学能转化为电能B．2H2＋O2eq\o(=,\s\up17(点燃))2H2O，化学能转化为热能C．6H2O＋6CO2eq\o(→,\s\up17(光),\s\do15(叶绿素))C6H12O6＋6O2，太阳能转化为化学能D．CaCO3eq\o(=,\s\up17(高温))CaO＋CO2↑，热能转化为化学能解析：A中充电时电能转化为化学能。10．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在隔绝空气的条件下发酵而产生的气体，主要成分是甲烷。农村沼气池中发酵后的池底剩余物是很好的沼气肥。下列有关说法中错误的是(C)A．沼气是一种清洁能源B．使用沼气作能源可以保护森林C．使用沼气给农民的生活带来了不便D．使用沼气是对化学能的充分利用解析：沼气的推广和使用给农民的生活带来了方便。11．“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观像冰。1体积“可燃冰”可贮藏100～200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是(C)A．“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源C．“可燃冰”提供了水可能变成油的例证D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷解析：由“可燃冰”又称“天然气水合物”可知，“可燃冰”的可燃成分为天然气即CH4；由于CH4中不含N、S等可产生大气污染物的元素，故“可燃冰”可作为清洁能源；又由“1体积‘可燃冰’可贮藏100～200体积的天然气”可知，它有可能成为人类未来的重要能源；从以上分析可知，“可燃冰”并不是由H2O变化得来的，C不正确。12．生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说法不正确的是(C)A．农村通过杂草和动物的粪便发酵制沼气，沼气的主要成分是甲烷B．全国推广使用的乙醇汽油中的乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生C．为减小对化石燃料的依赖，可在农村大量燃烧秸秆D．开发生物质能有利于环境保护和经济的可持续发展解析：大量燃烧秸秆会严重污染空气。二、非选择题(52分)13．(12分)能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的开发是当今社会人类面临的严峻课题，请回答下列问题：(1)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是acd。a．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用b．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料合算c．煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重d．通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率(2)乌克兰科学家将铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是使煤油雾化，增大与助燃剂的接触面积，提高燃烧效率。(3)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，制取乙醇的两步反应的化学方程式分别是(C6H10O5)n(纤维素)＋nH2Oeq\o(→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))nC6H12O6(葡萄糖)，C6H12O6eq\o(→,\s\up17(催化剂))2C2H5OH＋2CO2↑；1．0g乙醇完全燃烧生成液态水放出约29.7kJ热量，表示乙醇燃烧的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝1366.2kJ·mol－1。(4)一些科学家对以下3个反应很感兴趣：①3FeCl2＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up17(500℃))Fe3O4＋6HCl＋H2②Fe3O4＋eq\f(3,2)Cl2＋6HCl=3FeCl3＋3H2O＋eq\f(1,2)O2③3FeCl3eq\o(=,\s\up17(300℃))3FeCl2＋eq\f(3,2)Cl2↑科学家利用上述反应是为了生产H2，对制备此物质而言，FeCl2的作用是催化剂。解析：(1)煤是一种化石燃料，也是重要的化工原料，属于不可再生能源，把煤作为燃料简单燃烧掉是一种浪费，并且煤中所含的硫在燃烧时所生成的SO2会造成环境污染，通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的利用率。(2)煤油雾化可使煤油与助燃剂充分接触，提高燃烧效率。(3)由绿色植物的秸秆(主要成分为纤维素)制取乙醇，即用纤维素制葡萄糖，再经发酵制乙醇，1mol乙醇燃烧放出的热量为29.7kJ×eq\f(46g·mol－1,1g)＝1366.2kJ·mol－1。(4)将题目信息所给三个反应方程式相加可得：H2O(g)eq\o(=,\s\up17(一定条件))H2＋eq\f(1,2)O2，可知科学家利用上述反应是为了生产H2，FeCl2是催化剂。14．(16分)近年来，有些城市在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著进展。走上街头你会发现不少公交车和出租车上印有“CNG”标志，代表它们是以天然气为燃料的汽车。试问：(1)推广这一改革的主要目的是(C)A．延长发动机的寿命 B．促进地方经济发展C．减少大气污染 D．节约能源(2)天然气是绿色植物在隔绝空气的条件下，经微生物发酵作用而生成的，因此，天然气中贮藏的化学能最终来自太阳能。(3)天然气的主要成分是CH4，该主要成分若出现于煤矿的坑道内，并达到一定浓度时遇明火便会发生爆炸，即为瓦斯爆炸。(4)天然气的主要成分是一种很好的燃料。已知4g该主要成分完全燃烧生成CO2气体和液态H2O，放出222.5kJ的热量，则上述成分燃烧的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1。解析：“CNG”代表以天然气为内燃机燃料的气体。天然气的主要成分是CH4，甲烷俗称沼气、坑气、瓦斯气等，因存在于煤窖的坑道中而得名。植物发酵后可产生CH4。植物中的化学能都来自于光合作用，故CH4中贮存的能量来自太阳能。CH4是一种优质燃料、低污染、高热值，是一种清洁能源。4g该主要成分(即CH4)完全燃烧生成CO2和H2O(l)放出222.5kJ的热量。CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<016g·mol－1ΔH4gQ＝－222.5kJΔH＝eq\f(－222.5kJ×16g·mol－1,4g)＝－890kJ·mol－1故热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－115．(12分)分析下图，回答以下问题：(1)电解水生成H2，存在的主要问题是电解水制H2，需消耗大量电能；(2)标准状况下，11.2LH2燃烧生成液态的水，放出QkJ的热量，写出该反应的热化学方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－4QkJ·mol－1；(3)氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是来源丰富(H2O)，燃烧放出的热量多，产物无污染；(4)氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向。氢气在负极上发生氧化反应，氧气在正极上发生还原反应。若电解质溶液为KOH溶液，写出正、负极上的电极反应式KOHeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O,正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－))。若电解质溶液为H2SO4，写出正、负极上的电极反应式H2SO4eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(负极：2H2－4e－=4H＋,正极：4H＋＋O2＋4e－=2H2O))。16．(12分)能源是人类生存和发展的重要支撑因素。请回答以下有关能源的问题：(1)人类历史进程的各个阶段，如按照石器时代、铁器时代、蒸汽时代、电力时代划分，各个时代主要的动力来源分别是人的体力、畜力、燃煤动力、电力。(2)人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能。捕获太阳能的主要物质为绿色植物。绿色植物能够通过光合作用把太阳能转化为化学能，光合作用的总反应式是6CO2＋6H2Oeq\o(→,\s\up17(光能),\s\do15(叶绿素))C6H12O6＋6O2，光合作用释放的氧气则来自于参加反应的水。(3)煤、石油、天然气、水能及生物质能等是多年来大规模使用的常规能源，被称为一次能源，煤、石油、天然气等能源以热的形式