4.2能源及其利用（讲义）（原卷版）

浙教版九年级下册第四章第2节

能源及其利用

【知识点分析】

一.能源的种类

1.人们的生产和生活中涉及的能源有：化石能源(煤、石油、天然气)、太阳能、水能、风

能、生物质能、地热能、核能和潮汐能等。

2.根据获取方式对能源分类：

（1）一次能源：化石能源、太阳能、风能、地热能、核能和潮汐能等可以直接从自然界获

取的能源，称为一次能源。

（2）二次能源：我们利用的电能，无法从自然界直接获取，而是通过一次能源的消耗才能

得到，称为二次能源。

3.根据是否可以再生对能源分类：

（1）不可再生能源：化石能源、核能等不可能在短时间内从自然界得到补充，它们属于不

可再生能源。

（2）可再生能源：太阳能、水能、风能、生物质能等可以从自然界源源不断地得到，它们

属于可再生能源。

4.新能源的类别：太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、潮汐能和核能等。

二.化石能源

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1.化石能源：煤、石油、天然气等都是千百万年前埋藏在地下的动植物经过漫长的

地质年代形成的，通常称为化石能源。

2.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。大约在距今几千万年至几亿年之间，地球上曾有过气候非常温暖湿润、植物非常茂盛

的时期。后来，由于地壳运动，大批生长繁茂的植物被埋藏在地下，在缺氧的条件下，经过

复杂的变化，逐步形成了煤。

3.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、煤油和柴油等都是从石油中提炼出来的。石油的形成过程和煤相似，千百万年

以前，低等生物遗骸大量沉积，随着沉积层的不断增加，导致温度和压力上升，经过漫长的

地质年代这些有机物慢慢变成了石油。在石油的形成过程中，还释放出天然气。天然气是多

种成分组成的混合气体燃料，其主要成分是甲烷。石油和天然气渗流到坚硬的岩石层，并在

岩层下面集聚起来。世界上石油的贮量比煤少得多，分布也更不均衡。

三.新能源

1.能源需求量大的背景：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。

当今世界正从以化石能源为主的常规能源时期，向着以核能及可再生能源（太阳能、风能、

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水能、生物质能)为主的新能源时期过渡。

2.太阳能：太阳几乎是我们所使用的各种能量的源泉。在太阳向外辐射的能量中，只有二十

二亿分之一传递到地球，其中又只有不到一半被地球接收。即使这样，地球上每年获得的太

阳能仍然是十分巨大的。太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于600万吨标准煤燃烧释放出

的能量。地球自形成以来就受到太阳的照射，在漫长的演化过程中所积累的太阳能是我们今

天所用大部分能源的源泉。今天，我们开采化石能源来获取能量，实际上就是在开采上亿年

前地球所接收的太阳能。

3.太阳能的利用：人类对太阳能的利用有着悠久的历史，人们很早以前就知道利用太阳能取

暖、晒衣物、发展农业。随着科学技术的发展，人类找到了更多利用太阳能的方法和途径。

例如，人们利用太阳能热水器加热水，利用太阳能灶做饭，利用光伏电池将太阳能直接转化

成电能，建造太阳能电厂将太阳能转化为电能等。

4.核能：包括裂变能和聚变能两种类型。目前运行的核电站都是利用裂变能来发电的。由于

原子核裂变时会产生放射性较强的核废料和公众对核能安全性的担心等因素的存在，限制了

这类核电站的进一步发展。

5.潮汐能：海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的

动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔

腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。潮汐发电就是利用海湾、河口等有利地形，建

筑水坝，形成水库，大量蓄积海水，并利用安装在大坝中的水轮发电机进行发电。

6.风能：风具有能量，是一种天然能源。空气流动速度越快，风能就越大。风力发电就是利

用风力推动叶轮转动，然后叶轮带动发电机转动产生电能。在风力发电场上安装多台大型风

力发电机，并根据地形和主风向排列，共同向电网供电。

7.生物质能：生物质能是以化学能的形式储存在生物体中的太阳能，它来源于绿色植物的光

合作用。地球上的植物进行光合作用所消耗的能量，占太阳照射到地球总辐射能量的02%。

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生物质能主要来自于柴薪、人畜粪便、城市生活垃圾、绿色植物等。

四.合理利用和开发能源

1.合理利用能源：节约能源与提升利用效率，开发新能源

2.提升能量利用效率：如循环利用家电和交通工具；购买能提高能源利用效率的新产品；在

房屋上安装绝热材料、太阳能电池板或安装新型窗户来提高能源利用效率；发电厂使用可就

近获取的替代型能源以减少对化石能源的依赖等。

3.开发新能源：在节约能源和提高能源利用效率的基础上，我们还需要开发新技术以拓展能

源来源，且要逐步转向以利用核能及可再生能源（太阳能、风能、水能、生物质能)为主的

新能源。

4.合理利用和开发能源的意义：能源的大量使用，极大地提高了人们的生活质量，推动人

类社会不断向前发展。但是，对常规能源的过度开发和利用，也不可避免地给人类生存环境

造成了严重影响。为保障人类不断增长的能源需求，需要改变现有能源利用的不合理结构和

能源利用方式，探究能源利用的新途径，开发出满足人类可持续发展的理想能源，最终实现

人类与自然、环境的和谐发展。

【例题分析】

【例1】2020年12月1日，中国探月工程“嫦娥五号”登陆月球表面进行土壤采样，并于当

月17日携带2kg多的月球土壤返回，中国由此成为继美国、前苏联之后第三个携带月球样

品返回地球的国家。下列能源中，不可能作为“嫦娥五号”在月球上的工作能源的是

（）

A．太阳能B．天然气C．电能D．核能

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2．关于海洋能源的叙述，正确的是（）

A．海洋能源主要是指海底石油、煤和天然气等

B．属可再生能源，无污染

C．能量密度大，开发利用较方便

D．开发工程投资小，效益高

3．下列关于能源的说法中正确的是()

A．煤、石油是当今人类使用的主要能源，它们是可再生能源

B．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用

C．如果大量利用太阳能，可使太阳能在短期内消耗殆尽

D．水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源

4．为全力打造“西湖蓝”，杭州对环境进行了全面整治，如：大力推广使用各类清洁能源、

新能源等。目前杭州纯电动公交已占运营车辆的90%左右。下列有关叙述合理的是

（）

A．电能、核能、汽油属于新能源

B．用汽油做燃料的汽车排出的废气主要对人体消化道造成严重影响

C．大量使用纯电动公交可以减少尾气排放

D．纯电动公交在充电过程中将化学能转化为电能

5．下列关于信息和能源的说法中，正确的是（）

A．频率越高的电磁波在空中传播得越快

B．汽车利用卫星系统进行导航，其信息传递的媒介与“B超相同”

C．核电站利用核裂变获取能量，太阳内部则是发生核聚变释放能量

D．太阳能、天然气和铀矿都属于可再生能源

6．下列属于新能源的是（）

A．煤B．石油C．天然气D．潮汐

7．“转变传统观念，推行低碳生活”的主题旨在倡导节约能源和利用清洁能源，减少温室气

体二氧化碳的排放。下列措施①少用煤作燃料；②减少使用私家车次数、多乘公交车或骑

自行车；③废旧电池回收再利用；④开发新能源如太阳能；⑤焚烧废旧塑料可解决“白色

污染”中，符合该主题的有效措施是

A．①②④B．①②③⑤

C．①③④D．①②③④

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8．“能源与环境”是世界各国共同面临的问题，节约能源、保护环境是当代每个公民的责

任。下列有关做法中错误的是（）

A．将废旧电池丢弃在池塘中

B．尽可能用公共交通工具代替私家车出行

C．用节能灯替换白炽灯

D．夏季使用空调，温度不设置过低

9．“转变传统观念，推行低碳生活”的主题旨在倡导节约能源和利用清洁能源，减少温室气

体二氧化碳的排放。下列措施中，符合该主题的是

①减少用煤作燃料

②减少使用私家车次数，多乘公交车或骑自行车

③废旧电池回收再使用

④开发新能源，如太阳能

⑤焚烧废旧塑料以便解决“白色污染”

A．①②④B．①②③⑤

C．①③④D．①②③④

10．下列关于在核电站的说法错误的是（）

A．能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能

B．核反应堆中发生的是链式反应

C．发生泄漏时会对人和生物造成伤害

D．核废料不会对环境造成污染

11.充分燃烧1kg天然气和煤所产生CO2和SO2的质量如图所示，下列说法不正确的是

（）

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A．等质量的煤和天然气充分燃烧，产生CO2的量接近，但产生SO2的量却相差较大

B．煤、天然气充分燃烧产生的CO2和SO2是导致酸雨的主要气体

C．煤、天然气及石油等是重要的化石燃料，属于不可再生能源

D．由图示可知，提倡将煤改为天然气作燃料，有利于改善空气质量

12．农作物秸秆是一种十分宝贵的资源。农作物秸秆综合利用对于农民增收、环境保护、

资源节约意义重大。

（1）人们禁止用焚烧这种方式处理秸秆，是因为焚烧会造成_____污染；

（2）利用秸秆可生产乙醇，生产过程中涉及到如下反应

酶

C6H12O62C2H5OH2CO2，则该反应属于基本反应类型中的_____；

（3）随着社会的进步，可以推广使用下列哪些能源替代秸秆作燃料_____（填字母）。

A．煤B．天然气C．太阳能

13．如图为四旋翼无人机，它的操控系统能够实现“一键起飞、一键返回、GPS悬停、规

划航线自动飞行和自动跟踪”等功能，

（1）它的操控系统是靠______________传递信息的；

（2）无人机是利用电能来工作的，电能属于__________(选填一次能源或二次能源)；

（3）无人机采用太阳能电池，这是利用太阳能的三种方式中的______________________

转换（选填光—热、光—电或光—化学）

14．阅读下列材料，回答相关问题：

材料一：氢气作为未来理想能源的优点：来源广泛，可以由水制得；燃烧的热值高，大约

是汽油热值的两倍；最突出的优点是燃烧产物是水，不污染环境；燃烧生成的水还可继续

制氢，反复循环使用。氢能源的开发主要有两种：一是电解水的方法，但消耗电量太多，

成本高，不经济，不能大规模地制取氢气。第二种方法，也是最理想的制氢方法是寻找合

适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气。

材料二：太阳能具有总量巨大、安全经济、清洁无污染等优点。人类利用太阳能有三大技

术领域，即光热转换、光电转换和光化转换。光电转换就是太阳能电池把太阳能直接转换

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成电能；光化转换包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应，目前该技

术领域尚处在实验研究阶段。

材料三：太阳能可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和

边远地区更具利用价值。如图是某海岛上一村民建在房顶上的分布式光伏电站，它属于家

用并网型太阳能发电系统，发电功率为2千瓦，该电站发的电，满足自家使用后，多余的

并入电网。

(1)①水分解产生氢气的过程属于_____变化。

②该并网型太阳能发电系统，光照6小时能发电_____千瓦时。

(2)对于氢能源和太阳能的开发，你认为以下课题中具有研究价值的是_____。(填字母)

A．寻找直接从空气中分离氢气的方法，节约制氢成本

B．寻找合适的催化剂，使水在太阳光照射下分解产生氢气

C．寻找制作太阳能电池的新型材料，提高光电转换效率

(3)面对“能源危机”和“环境问题”，从自身出发，谈谈在日常生活中我该怎么做。请写出一

项具体做法：_____。

15．2011年3月11日，日本地震使福岛第一核电站发生核泄漏，引起人们的恐慌。这是

因为核材料中有一些放射性物质，这些物质产生的放射线大量作用于人畜时会造成很大的

伤害。核电站在发电的时候将核能转化为能，当前核电站获得核能的途径是

（选填“轻核聚变”或“重核裂变”）。

16．当今社会面临诸多问题，科学家希望从科学的角度，通过科学的方法解决问题，为人

类的发展与进步作出更大的贡献。科学家所研究的课题很多，如：①新型药品的开发；②

高效化肥的合成；③研制人造器官；④寻找高效催化剂在低消耗情况下分解水得到氢气；

⑤研究快速降解的塑料；⑥消除汽车有害尾气。请把有助于解决相关问题的课题序号填在

相应的横线上。

（1）健康问题：_______。

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（2）粮食问题：_______。

（3）能源问题：_______。

（4）环境问题：_______。

17．如右下图所示是太阳能LED照明路灯，它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构

成。LED是一种发光二极管，通过电流可以把电能直接转化成_________能。太阳能清洁

无污染，是在太阳内部氢原子核发生____________（选填“裂变”或“聚变”）时释放出的核

能。

18．近日中国首次成功地为其“人造太阳”核聚变反应堆提供了动力，并成功放电。核聚变

反应放出“核聚变能”就是宇宙间所有恒星（包括太阳）释放光和热及氢弹的能源。人类已

经能控制和利用核裂变能，但由于很难将两个带正电核的轻原子核靠近从而产生聚变反

应，控制和利用核聚变能则需要历经长期的、非常艰苦的研发历程。这标志着该国核电研

究能力的巨大进步。

（1）核电站中，通过复杂的过程，核能最终转化成了___________能。

（2）有人认为投入大量资金和人才研究“人造太阳”不值得。以下观点支持研究“人造太阳”

的有___________。

A．轻核聚变相比重核裂变来的更加干净，几乎不产生放射性污染，是一种真正的清洁能

源

B．核聚变产生的能量是核裂变的数倍，一座聚变反应堆的输出功率远远超过目前最强大

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的核电站

C．核聚变所需的燃料是氢的各种同位素，在地球海水中储量极度丰富，完全不必担心消

耗问题，只要攻克可控核聚变，人类就能解决能源危机

D．核聚变反应堆起动需要极高的温度，不容易达到

19．衢州许多农村地方都安装了太阳能路灯（如图所示），该灯在节约能源的同时减少了

环境污染。其内部安装的是一个规格为“12V20W”LED灯，需要照明时主要由2块太阳

能电池板供电，每块面积为0．25m2。请利用所学的知识回答下列问题。

（1）图中标号①所用的是______材料。（选填合成陶瓷或金属）

（2）太阳能电池中不可缺少的材料之一是硅(Si)．利用石英砂(主要成分为二氧化硅)在无

水无氧的环境中生产高纯硅的流程示意图如下：

为了达到绿色化学和节约资源的目的，物质M需要循环使用，它的化学式为________。

（3）资料显示，太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/(s·m2)，若不计能量损耗，则电

池板接受光照1小时，可供该灯正常工作多少小时？__________

20．运用“蓝鲸一号”钻探平台,我国南海实现可燃冰试采成功。

材料一:可燃冰,学名天然气水化合物,其化学式为CH4·8H2O。它是天然气的固体状态(因海

底高压)。埋于海底地层深处的大量有机质在细菌的分解作用下,最后形成石油和天然气(石

油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温(2~5℃)与压力下结晶,形成“可燃冰”

材料二:“蓝鲸一号”钻探平台设计和建造过程刷新了多项世界纪录,它长117米,宽92.7米,高

118米,质量为42000吨。

请根据上述材料回答:

(1)形成可燃冰需要生态环境

①海底地层深处,这些分解有机质的细菌能很好的生存,体现了生物对环境的__________

这些细菌分解有机质________(填“需要”或“不需要”)氧气,这些细菌与真菌在细胞结构上的

主要区别是______

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②在开采过程中,极少量的垃圾废弃物没有对海洋环境造成破坏这主要是因为海洋生态系统

___________的能力

(2)形成可燃冰的其中一个条件是有甲烷气源。

①可燃冰(CH·8H2O中C:H:O的元素质量比是________________,甲烷属于_________(填“有

机物”或“无机物)

②与石油煤等化石燃料相比较,开采可燃冰的积极意义有______________

(3)如果南海海水的密度是1.03×103千克/米3,“蓝鲸一号”钻探平台漂浮海面受到海水浮力是

_________牛,开采出的可燃冰可以直接在管口点燃成为气体,从固体变成气体的原因可能是

_______________

21．2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图所示)开始首次环球航行，

途径我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源理念。

（1）该机白天飞行时，利用高效太阳能电池板将电磁能(太阳能)转化成_____能；夜间飞

行时，利用其超轻薄锂离子电池储备的_____能转化成电能，首次实现昼夜飞行而不耗费一

滴燃油。

（2）该机从重庆飞往南京的航程约为1260千米。用时17．5小时，则它的飞行速度为多

少千米/小时?_____

（3）为降低飞行时的能量消耗，该机选用新型轻质材料。取面积为1平方米、厚度为1毫

米的新型材料，测得其质量为250克，则该材料的密度为多少?_____

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（4）该机计划从南京起飞后直飞美国夏威夷。是此次环球航行中最具挑战性的一段航程，

飞行时间长达120小时。飞行过程中依靠平均功率为10千瓦的电动机提供动力，其消耗的

能量全部由电池板吸收的太阳能提供，则此段航行中至少需要吸收多少太阳能?_____(太阳

能电池板的转化效率约为30%)

22．2010年1月《焦点访谈》介绍了我省首个“低碳小区”——温州中瑞曼哈顿西区景观工

程，“低碳小区”内设有乔木种植近5000株，小灌木草坪10396平方米，小区年吸收二氧

化碳量为227.8吨。而中瑞曼哈顿住宅小区西区共288户，按户均1辆车，每辆日均跑8

公里计算，则年均共排出二氧化碳241.9吨，基本能够实现二氧化碳量的平衡。请根据材

料回答下列问题：

（1）绿色植物通过______________作用吸收CO2。

（2）而购买“碳汇”，营造碳汇林是目前世界流行的一种为自身因工作、生活而排放的二氧

化碳排放埋单、消除“碳足迹”的方式。按照温州某碳汇林项目二氧化碳25元/吨计算，该

小区居民还应共花____________元来购买本小区多排出的二氧化碳。

（3）而为解决日益加剧的温室效应问题，科学家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循

环体系：

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结合上述关系图，下列说法正确的有______。

①化学变化中元素种类是守恒的；②燃烧时化学能可以转化为热能和光能；③二氧化碳

也是一种重要的资源；④光能或电能可以转化为化学能；⑤无机物和有机物可以相互转

化。

A．只有①②③B．①②④⑤C．①④⑤D．①②③④⑤

（4）低碳生活，是指生活作息时所耗用能量要减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排

放。低碳生活对于我们来说，是一种态度，而不是能力。我们如何积极从自己做起去实践"

低碳"生活，请写出一条：_______________