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《文学与化学》 6 j @3 {6 W: j2 k$ q$ q9 Z3 s
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考向三、新能源的开发和利用 7 v+ o4 {8 b; H0 J8 k
1.化石燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能源使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。世界各国人民的节能意识日趋增强，科学家也在开发新能源，例如：.太阳能、风能、地热能、氢能等，这些能源也称为“绿色能源”。 ' G: X2 B1 {. d& W2 O0 W3 Y) u
2.乙醇，俗名为酒精，化学式为C2H5OH。
. Z% f# C& ~, r+ S% u （1）物理性质：无色透明、易溶于水、有特殊气味的液体，能与水以任意比互溶，并能溶解多种有机物。
" K& x5 G9 ]4 I% i2 _5 G （2）化学性质：酒精易燃烧，其化学方程式为
1 q3 o9 X" z7 Y 
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（3）制法：把小麦、玉米等含淀粉的粮食发酵，再经过蒸馏就得到酒精。 % b$ n" P( b+ T7 ?) l! f0 h' O" q) H# A
（4）用途：作有机溶剂、化工原料、消毒剂等。 5 N( F) u3 O9 L3 X/ |8 k
3.氢气
! |9 r$ e: x. @- ^; s" ~ （1）性质：无毒，极易燃烧，燃烧放出大量的热，其化学方程式为 ! C. v5 u% I# W, x% P$ P! p
% u! S3 |# X" z9 r8 d （2）是最清洁的燃料。 : k. c' ]$ c. ?4 ]: C
（3）氢气作为燃料的三大优点：①来源广泛；②放出的热量多； ③燃烧的产物无任何污染。
) U- \4 ?& m1 q* u7 C! f (4)氢气的性质及制法
' Y7 T, n4 J# Q, [1 j5 v& A, w3 T A.物理性质：在通常状况下，氢气是一种无色、无味、难溶于水的气体。
& K% C, A- V7 L B.氢气的实验室制取：a.反应原理：Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑。 ( T, g7 d! `2 n9 L7 @: C" {3 n
b.制取装置： ! {. B% Y5 g9 ` P! I8 X6 K
$ a4 q7 m* _7 L7 ~' ] c.气体的收集：氢气是密度最小的气体，难溶于水，所以收集氢气可采用向下排空气法或排水法。
3 n7 g/ Y4 v6 ?/ Q+ ]$ A! T 4.可燃冰
! W9 S3 P7 t" B1 n* a 可燃冰是透明无色、外形似冰的晶体，学名叫做“天然气水合物”，是天然气被水分子包裹，在海底低温与高压作用下形成的。“可燃冰”作为燃料的优点突出，1
. e% k r" _6 u% [. V3 U% f8 D m3的“可燃冰”燃烧释放出的能量相当于164! [; d9 i$ ^ W* G E
m3的天然气燃烧放出的热量。 / o1 T5 b6 X _
5.车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一种汽车燃料。使用车用乙醇汽油的好处：①节省石油资源；②减少汽车尾气的污染；③促进农业生产。
7 `# O+ R4 K# [7 A 6.其他新能源太阳能、风能、地热能、潮汐能生物质能和核能等。
( v# e2 @2 t, z. T* H: b' E 7.可再生能源与不可再生能源
' n7 i3 U& |/ ^6 e E% u6 U, r% p 定义 / X; p& w( m: r3 `- S* ]
举例 ' D$ D3 q0 i' @1 J& u# ~4 q
可再生能源
: N9 d7 I; I0 j8 | 不随其本身的转化或人类的利用而减少的能源 7 P/ H$ {5 U% N/ q) n Y2 n; h
太阳能、核能、水能、风能、氢能等
* u: J7 P- Z5 y* y) U! w* ^ 不可再生能源
: N: _2 ]3 ]' {8 N: f: f2 I2 H 随本身的转化或人类的利用而减少的能源
/ }8 ]$ b: M* t7 M; w 煤、石油、天然气
" P( \9 }+ k$ ` 易错警示
9 c. V" y, X6 G( g" _ 知识拓展 ; p$ }/ X! e6 p. W- I* k
1、氢能源 + u) n. o: W# n* c O+ y
人类面临着“能源危机”，而H2是未来最理想的能源，它有许多优点。首先，氢气可以用水作原料来制取，而我们地球上的水是非常丰富的，因此，制取氢气的原料是广泛的。其次，氢气燃烧后唯一的产物是水，与现在所使用的煤、石油等燃料所排放的大量污染物所带来的问题相比，使用氢能源不会造成环境污染问题。第三，氢气作为能源，单位质量放出的热量比煤、石油和天然气大得多，1g氢气燃烧能释放出142kJ的热量，这相当于1g汽油发热量的3倍呢！发展氢能源需要解决如何廉价、大量地制备氢气及如何安全贮存、运输氢气等问题。怎样发展、利用氢能源是许多科学家致力研究的问题。
$ ^, C! e+ W( b3 y$ Y 2、人类能源的新希望——可燃冰 1 Y: j9 ?4 i+ f$ }" r
（1）可燃冰的化学名称为“天然气水合物”。（2）可燃冰是由天然气（主要成分为甲烷）和水在低温、高压的条件下形成的冰状固体，因其极易燃烧，因此称为“可燃冰”。（3）海底不仅蕴藏着大量的煤、石油、天然气等常规化石燃料，而且海底还存有大量的可燃冰。（4）可燃冰燃烧产生的能量比同等条件下的煤或石油产生的能量多得多，而且在燃烧后几乎不产生任何残渣或废气，被科学家誉为“未来能源”“21世纪能源”。 0 [5 S% a4 n, d, k6 `0 H% E. j
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。 ( n% f5 A* S4 _$ ?6 ]9 t# ^9 i
在中国可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站）、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。 + D6 L* P: j& w* o4 o/ Z# W1 ^
方法技巧 0 p: {# c3 z& y$ g8 `0 \0 P
（1）工业酒精因含有甲醇(有毒)，严禁兑酒饮用。
1 s& {+ J1 f7 h% R6 C （2）医用消毒酒精是体积分数为70%～80%的乙醇水溶液。
; [( G* w- _, H- m$ Q6 ^/ f （3）新能源就是除化石燃料之外的比较近期发现的能源，它们的使用过程中一般对环境的影响比较小。
! X' {6 e/ O; z; w& _0 z 跟踪训练
: `2 \3 P& b; ?0 O; S3 D5 B; u. Q 1.能源的开发和利用是世界性问题，下列物质被称为最理想清洁能源的是（） 4 ~2 V7 p7 y8 c' C" b
A. 氢气 B.天然气 C.石油 D.煤
* {! N! F2 f& I. _, S7 T 2．能源与人类的生活和社会发展密不可分。下列能源不属于新能源的是（）
) N) w0 Y- R& p% h! b A．氢能 B．核能 ! h- Z6 O! B2 G3 l' r* T$ W. t
C．石油 D．风能 " M: G+ s4 m$ V- |
3．中国是能源大国。下列能源属于绿色新能源的是（）
$ z' U! \- R+ k* M3 |7 c A．氢气 B．石油 C．天然气 D．煤
; O3 h; d' @) J3 ?2 e 4．“可燃冰”[CH4·（H2O)n]是一种沉睡在海底和高寒冻土的独特能源。2017年5月18日，我国在南海首次试开采可燃冰成功。下列有关“可燃冰”的说法正确的是（） 2 [) h* U K8 n _# A
A．“可燃冰”给我们提供了水可以变油的证据
1 Q' r& Q7 n8 _. h/ W6 @* F" M1 { B．[CH4·（H2O)n]属于氧化物
6 ]5 M2 m; c- ^: H/ K C．“可燃冰”是燃烧值高，没有污染的新能源 / W( l2 g# V( b* }6 u
D．开采不当可造成比二氧化碳更严重的温室效应 # P+ ?' {* Z! i3 N5 M
真题再现 + g) M; A6 a1 c) D- Z6 I- h
1．第24届冬季奥运会将于2022年在北京举办，为落实“绿色冬奥”的理念，冬奥会使用的汽车燃料从环保的角度考虑，最理想的是（ ） 7 v- N. ~) a) V6 N2 s4 [
A．氢气 B．天然气 C．酒精 D．汽油 ) Y" } S5 l' t9 R$ O$ `$ S
2． 2020年10月，我国建成全球首套千吨级液态太阳燃料合成示范装置，其原理是：①利用太阳能光伏发电，②电解水获得H2，③H2与CO2反应合成绿色液态燃料CH3OH。下列有关说法错误的是（ ）
7 ?4 U% k4 y3 E+ O$ }' U2 ? 
- _2 a+ A" h+ h( j! g A．太阳能是不可再生能源 B．H2是理想的清洁、高能燃料
$ M4 n$ B9 V( i; G C．电解水反应属于分解反应 D．该装置能捕获并资源化利用CO2
) `% y k9 j2 A( F! Q 3．化学变化总伴随着能量的变化。如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是（ ） q+ y' @" t9 F' Z. M
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A．氢气是未来最理想的绿色能源
8 T( A# i9 f9 M' h B．任何条件下都可实现物质或能量之间的相互转化 . D) r9 {$ f9 {6 z
C．氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
F; V( V0 Q/ k, r2 r D．氢氧燃料电池把氢气和氧气反应的化学能直接转化为电能 + b' P2 _) n$ G4 ?! ~
4． “加氢几分钟，畅行数百里”，这是2021上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池（如图所示）。电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B，形成电流。
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. Q T' _ e& t （1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为______能。
( j1 |2 G, [% ]# c+ g S; [/ M r （2）氢气是氢燃料电池的原料，可以在用电低谷时，利用电网多余电能电解水来制取。已知1.2kg氢气大约可供某款氢能源汽车行驶100km，请根据化学方程式计算，制取1.2kg氢气至少需要电解多少质量的水______。 ; [: v6 X3 D1 D4 Z( u# r
（3）氢燃料电池工作时，通过电动机的电流方向是：______。 - M, \ F& R. L9 V
（4）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是______。 " P9 ? S* t" I r7 z B3 z. l
A．水力发电制氢 5 V2 V E. i; Y6 d. y: j
B．太阳能发电制氢 ' m& I F6 M! y ^: d& R, j
C．火力发电制氢 # G5 w( r" S3 u* G! N
D．核能发电制氢 0 K7 q! g- |, x7 y6 g5 Z* U
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- U4 ]/ P+ z* G* X$ J! m 6、传记。 * a; C8 l# M* I% _3 S# H
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: M, D5 X" ?* T1 _$ S2 c 10、回顾经典。 ) Y( S& F7 A) T) T" g
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2018年元月26日
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