鲁科版选修33 第6章 第1、2节 能源、环境与人类生存 能源的开发与环境保护 学案.doc

第1、2节能源、环境与人类生存能源的开发与环境保护 1.人类从自然界中直接获取的能源(如煤、石油、天然气等)，称为一次能源。二次能源是一次能源经过加工转换成的另一种形态的能源(如电能、焦炭、石油制品等)。2人类利用能源可分5个阶段：火的发现和利用；畜力、风力、水力等自然动力的利用；化石燃料的开发和利用；电的发现和开发利用；核能的发现和开发利用。3地球上的生物与环境是紧密联系在一起的，地球环境中的大气、水土、森林和生物是构成人类生存环境的基本因素。4化石燃料的日益枯竭和环境污染的日益加剧，严重威胁着人类社会的可持续发展，改变现有的能源结构，开发、利用可再生能源是关键。能源、环境与人类生存自读教材抓基础1能源是提供可利用能量的物质资源或自然过程。2地球上的能源绝大部分直接或间接来自太阳能。(1)煤、石油和天然气是太阳能经过数亿年的地质变迁转化来的，被称为化石能源。在短期内不能再生，也被称为不可再生能源。(2)风能、水能、波浪能、海洋能等也都是由太阳能转化来的。320世纪以核能为代表的各种新能源的利用，使人类获取能量的渠道拓展到了原子微观世界。4随着科学技术的发展和生活水平的提高，在城市家庭中，电与燃气成了主要能源。跟随名师解疑难各种能源的比较能源分类方法能源分类名称特点举例按形成或转换特点一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能按可否再生可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料按对环境污染情况清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油)学后自检(小试身手)以下说法正确的是()a煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能b汽油是一种清洁能源c水能是不可再生能源d煤、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的解析：选a煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，选项a对；汽油燃烧会产生一些有毒气体，选项b错；水能是可再生的能源，选项c错；煤、石油等储量是有限的，是不可再生能源，选项d错。故选a。能源的开发与环境保护自读教材抓基础1常规能源的开发与环境保护(1)煤、石油和天然气等常规能源的大量开采对环境造成了极大的影响。(2)常规能源在利用时也会对环境造成极大的污染，特别是温室气体大量排放，导致地球变暖。2可再生能源的开发与利用(1)水能是利用最广泛的可再生资源。(2)太阳能是地球上最丰富的能源。(3)风力发电站必须建在多风场地，受到地域的限制。跟随名师解疑难1常规能源对环境的影响(1)石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”，引发了一系列问题，如两极的冰雪融化、海平面上升、海水倒灌、耕地盐碱化这些都是自然对人类的报复。(2)温室效应的成因、危害及改善措施：成因：温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。危害：温室效应会导致全球变暖，海平面上升，气候变化，疾病增多等。改善措施：调整能源结构，控制二氧化碳的过量排放。具体实施时可以从以下两方面进行：一是提高能源利用率，如改进设备、技术，树立节约能源消费观等；二是开发新能源，如多使用核能、水能、太阳能、风能等。2新能源开发及类型化石燃料的日益枯竭和环境污染的日益加剧，严重威胁着人类的可持续发展，改变能源现状的最有效的途径就是开发和利用新能源。新能源包括以下几种：(1)太阳能：太阳向外辐射能量时是以太阳为球心的球状辐射，在利用地球面积时是垂直于光传播方向上的面积，即r2，而不是地球表面积4r2(r指地球半径)。(2)风能：空气流动所形成的动能称为风能，它是太阳能转化的一种形式。风能的利用是将空气的动能转化为其他形式的能。(3)波浪能：主要的开发形式是海洋潮汐发电。(4)氢能：是21世纪重要的能源载体，储量丰富，运输方便，而且不会污染环境。(5)核能：通常有两种释放方式：重核裂变和轻核聚变，其中轻核聚变发电具有许多优点：能量巨大，资源丰富，成本低廉且安全无污染。目前的技术，轻核聚变发电还不能实现，当今世界的核电站主要利用的是重核裂变。(6)地热能和生物质能：两种能源也具有较大的发展前景。学后自检(小试身手)下列供热方式最有利于环境保护的是()a用煤做燃料供热b用石油做燃料供热c用天然气或煤气做燃料供热d用太阳能灶供热解析：选d煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能。但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气。而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故答案应选d。能源与环境典题例析1(多选)关于“温室效应”，下列说法正确的是()a太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”b石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”c“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化d“温室效应”使得土壤酸化解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量。它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故b、c选项正确；土壤酸化是由于大气中so2、氮氧化合物含量增多所致，d不正确。答案：bc探规寻律目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放。环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等污染问题，要变废为宝。跟踪演练下列关于能源的说法中正确的是()a能源是取之不尽，用之不竭的b能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等c常规能源对环境的影响很小，故是否开发利用新能源无关紧要d核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大解析：选b尽管能量守恒，但耗散能量无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，a错，b对；常规能源的利用比新能源核能的利用对环境影响大，c、d错。新能源的利用典题例析2太阳每年辐射到地球上的能量可达1018 kwh。(已知地球到太阳的距离r1.51011 m，地球的半径为r6.4106 m)(1)试估算太阳每年释放的能量；(2)如果太阳辐射到地球上的能量全部用来推动热机发电，能否每年发出1018度电？思路点拨解此题的关键是构建太阳辐射能量的模型。解析：太阳的能量向四面八方辐射，地球仅仅是“四面八方”中的一个“小单元”，因此太阳辐射的能量只有一小部分到达地球。(1)地球到太阳的距离为r1.51011 m，地球的半径为r6.4106 m，所以地球的接收面积为sr2。以太阳为球心，以日地距离为半径画一球面，其面积为s4r2，太阳辐射的能量全部通过该球面。由比例关系，得q太2.21027 kwh。(2)由热力学第二定律知，热机的效率无法达到100%，因此每年发出的电小于1018度。答案：(1)2.21027 kwh(2)不能跟踪演练关于能源的开发和节约，下列观点错误的是()a能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为b根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现c能源的开发和利用，必须同时考虑其对环境的影响d通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径解析：选b能量虽然守恒，但有的资源好利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故b错。课堂双基落实1自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是()a水能、石油、核燃料b风能、煤炭、天然气c煤炭、石油、天然气 d风能、水能、太阳能解析：选d煤炭、石油、天然气、核燃料属于不可再生能源。2当前，世界上日益严重的环境问题主要源于()a温室效应b厄尔尼诺现象c人类对环境的污染和破坏d火山喷发和地震解析：选c人类对环境的污染和破坏导致了环境恶化，温室效应的形成也是因为人为因素造成二氧化碳等温室气体大量排放而引起，所以c正确。3酸雨的形成与人们的生产生活密切相关，酸雨的形成主要是由于 ()a大气中co2含量的增加b大气中so2含量的增加c乱砍滥伐森林，破坏生态环境d大气中氟利昂含量的增加解析：选b由于化石燃料燃烧过程中排放大量硫氧化物和氮氧化物，在高空转移过程中，与水蒸气发生作用形成酸性物质，以雨雪形式降到地面，因此b正确。4氢是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢做能源的燃料电池轿车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进，氢具有的优点包括()易燃烧、热值高无污染储存方便制备工艺廉价易行a bc d解析：选a氢易燃烧、热值高，燃烧后形成水无污染；但储存难，制备成本高。故正确，选a。课下综合检测一、选择题 1.水力发电站的电能最终来自于()a太阳能 b水的动能c水的势能 d水的内能解析：选a地球上的绝大部分能源如风能、水能、生物质能、各种常规能源都来源于太阳能。2自行车、电动自行车、普通汽车消耗能源的类型分别是()生物能核能电能太阳能化学能abc d解析：选b自行车消耗的是生物能，电动自行车消耗的是电能，普通汽车消耗的是化学能，故选b。3“能源分类相关图”如图1所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是()图1a煤炭、石油、沼气 b水能、生物能、天然气c太阳能、风能、潮汐能 d地热能、海洋能、核能解析：选c同时具备太阳能、新能源及可再生能源三个条件的只有c选项。4近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是()a提高汽油燃烧效率 b降低汽油成本c避免铅污染大气 d铅资源短缺解析：选c含铅汽油燃烧后产生有毒物质，对大气有污染，而且汽车尾气是大气污染的重要来源，故应选c。5(多选)下列说法中正确的是()a水能和风能是“可再生能源”b太阳能是一种清洁能源c沼气是一种新能源d核能对环境的污染比常规能源对环境的污染更大解析：选abc水能和风能是“可再生能源”，a正确。太阳能是清洁能源，b正确。沼气是人们开发的新能源，c正确。核能对环境的污染比常规能源较小，d错误。6有人说：臭氧层和水一样，是地球生命存在的必要条件。大气臭氧层的作用是()a能大量反射太阳辐射的紫外线，所以那里的温度较低b能反射太阳光中的紫外线，使地面上的生物免受紫外线之害c是大气层中存在臭氧的唯一场所，我们应该加以保护d吸收大量的紫外线，减少到达地面的紫外线辐射解析：选d大气臭氧层能将太阳辐射的紫外线90%以上吸收掉，使地球上的生命免遭紫外线的强烈辐射，故d正确。7能源利用的过程实质上是()a能量的消失过程b能量的创造过程c能量的转化和转移过程d能量的转化、传递并且逐渐消失的过程解析：选c能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移。能量不能被创造，也不能被消灭，故c正确。8有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感受一下尾气的温度，就能判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”。关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，下列说法中正确的是()a尾气的温度越高，柴油机越节能b尾气的温度越低，柴油机越节能c尾气的温度高低与柴油机是否节能无关d以上说法均不正确解析：选b气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油在气缸中燃烧，产生高温高压气体，是一个高温热源，而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源。根据能量守恒定律，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低，即这样的柴油机就节能，故选项b是正确的。二、非选择题9有下列各种能源：a.天然气b水能c石油d核能e地热能f电能g太阳能h潮汐能其中属于不可再生能源的有_；属于二次能源的有_；属于化石能源的有_。解析：根椐能源的产生和利用情况进行分类，不可再生能源有a、c、d；二次能源是一次能源加工转换成的另一种形态的能源，有f；化石能源有a、c。答案：a、c、dfa、c10为了开发新能源，某同学设想了一个利用氢能的方案，图2是它的示意图。请你判断这一方案的可行性，并说明理由。图2判断：_。(填“可行”或“不可行”)理由：_。解析：不可行；违反了能量守恒定律；此流程每个环节皆消耗能量，因此不可能实现；这种流程类似永动机，是不可能的。答案：见解析11水能是可再生能源，可持续地利用水能来发电，为人类提供“清洁”的能源。 若一水力发电站水流的平均流量为q(m3/s)，落差为h(m)，发电效率为，则该电站全年的发电量(kwh)约是多少？(g取10 m/s2，水的密度1103 kg/m3)解析：每秒钟水能转化为电能的量为eqgh，也就是发电功率，所以一年内的发电量e365243 600106qgh(kwh)8.8104qh(kwh)。答案：8.8104qh(kwh)