新能源的开发与利用

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1、2005年3月长沙市高三化学复习研讨会交流材料一、新能源的开发与利用浏阳市教研室余建新【背景资料】1．能源分类在自然界中，凡是能提供机械能，热能，电能，化学能等各种形式能量的自然资源，统称为能源，能源是人类社会经济生活中的重要的物质基础。地球上的能量来源可分为三大类：第一类来自地球外天体的能量，主要是太阳辐射能量，包括传统的燃料能源（煤，石油，天然气）和非燃料能源（风，水流，海洋等的能量）；第二类是地球本身蕴藏的能量（地热能）和地壳中所储存的核裂变燃料（如铀）及海洋中的氘、氚等聚变能资源；第三类是由于地球和月亮，太阳等天体相互作用的能量，如

2、潮汐能等。能源利用的过程，实质是能量的转化和传递的过程。能源有多种分类。从能源的原有形态是否改变的角度分为自然界现存的一次能源和由一次能源加工转化而成的二次能源。煤、石油、天然气、水力、太阳能等是一次能源，煤气、液化气、汽油、煤油、酒精等是二次能源。从能源能否循环再生角度，可将能源分为可再生能源和不可再生能源。煤、石油是古代动植物经长期地质运动作用形成的，开采一点就少一点，这是不可再生能源；像太阳能、风力、地热或从绿色植物中制取的酒精等，是可再生能源。此外，能源还可分为燃料能源和非燃料能源，常规能源和新能源等。2．我国新能源和可再生能源开发

3、利用现状我国具有丰富的新能源和可再生能源资源：水能可开发资源为3.78亿千瓦，目前已开发利用11％；生物智能资源，包括农作物秸秆、薪柴和各种有机废物，利用量约为2.6亿吨标准煤，占农村生活能源消费的70％，整个用能的50％；我国太阳能年总辐射量超过60万焦耳／平方厘米，开发利用前景广阔，国内太阳能热利用方面，主要有太阳能热水器、太阳灶、被动式太阳房和太阳能干燥器；风能资源总量为16亿千瓦，约10％可供开发利用；地热资源尚待继续勘探，目前已探明的地热储量约为4626亿吨标准煤，现利用的仅约十万分之一；我国海洋能源资源亦十分丰富，其中可开发的潮

4、汐能就有2000万千瓦以上。【综合例析】例题1化石能源是不可再生的能源，当今社会能源处于危机状态。石油价格一路攀升，在2004年石油的价格已上升到每桶55美元。如何有效地综合利用现有的不可再生的资源，是当今社会急需解决的问题。煤的气化和液气是使煤变成清洁能源和综合利用的有效途径。煤气化的主要反应是C+H2O=CO+H2，CO和H2的混合气体是合成多种有机物的原料气。上图是合成某些物质的路线。其中，D易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构体；F分子中碳原子数是D的3倍；H经催化氧化可得g，请回答下列问题：(1)写出下列物质的结构简式AH指出

5、A和H的关系。(2)写出下列反应的化学方程式D与新制Cu(OH)2共热。E→F。【解析】此题是戴着能源帽子的有机推断题。关键信息是D与CH3COOH互为同分异构体，又能还原成E，E有两个-OH，故D为α-羟基乙醛。E为乙二醇，A为甲醇，B为甲醛，C为甲酸，H为丁醇，G为丁醛。例题2核电站中采用核反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。1．写出核裂变反应和一般化学反应的不同点（3点）2．核电站在热量传递的循环系统中应用了钠钾合金作为传热介质，试根据销钾合金的性质说明这一应用的两点理由。3．核反应除释放巨大的能量外，还可以用来生产各种放

6、射性同位素，请分别阐明放射性同位素的辐射育种和临床治癌原理。【解析】1．对单位质量的物质而言，核裂变释放的能量远大于化学反应中能量；核反应前后元素（原子核）发生变化，而化学反应中元素不变（电子有得失）；一种同位素不论处于几价，它们的核反应性质相同，而化学性质不同；而同一种元素的不同同位素（如铀235和铀238）化学性质相同，但核反应的性质不同；核反应的速度与温度压强等无关，仅由核内因素决定，而化学反应与温度高低及压强大小等有关。2．钠钾合金熔点低，常温下为液态，可在管道内流动；钠钾合金是热的良导体。3．辐射育种原理：利用射线对遗传物质产生影

7、响，提高基因突变频率，供人工选择选育；临床治癌原理：利用射线的能量杀伤癌细胞或阻止癌细胞生长。【相关练习】1．把下列14种能源按要求填入下表，并指出哪些是不可再生能源。煤、石油、水力、汽油、铀、薪柴、酒精、天然气、液化气、热水、煤气、蒸汽、风力、电。一次能源二次能源燃料能源非燃料能源不可再生能源有。2．人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能。捕获太阳能的生物主要是绿色植物。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为。光合作用释放的氧气则来源于参加反应的3．煤、煤气、石油、天然气、水能、电能和生物能等等多年来大量使用的能

8、源，被称为能源。而核能、地热、海洋能、沼气、电能、太阳能、风能等都被称为能源。①煤、石油、天然气等能源以热的形式供给人们需要的。写出煤、石油、天然气燃烧供热时的化学反应方程式（试