魯科版選修33 第6章 第1、2節(jié) 能源、環(huán)境與人類生存 能源的開發(fā)與環(huán)境保護(hù) 學(xué)案.doc

第1、2節(jié)能源、環(huán)境與人類生存能源的開發(fā)與環(huán)境保護(hù) 1.人類從自然界中直接獲取的能源(如煤、石油、天然氣等)，稱為一次能源。二次能源是一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換成的另一種形態(tài)的能源(如電能、焦炭、石油制品等)。2人類利用能源可分5個(gè)階段：火的發(fā)現(xiàn)和利用；畜力、風(fēng)力、水力等自然動力的利用；化石燃料的開發(fā)和利用；電的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)利用；核能的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)利用。3地球上的生物與環(huán)境是緊密聯(lián)系在一起的，地球環(huán)境中的大氣、水土、森林和生物是構(gòu)成人類生存環(huán)境的基本因素。4化石燃料的日益枯竭和環(huán)境污染的日益加劇，嚴(yán)重威脅著人類社會的可持續(xù)發(fā)展，改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)、利用可再生能源是關(guān)鍵。能源、環(huán)境與人類生存自讀教材抓基礎(chǔ)1能源是提供可利用能量的物質(zhì)資源或自然過程。2地球上的能源絕大部分直接或間接來自太陽能。(1)煤、石油和天然氣是太陽能經(jīng)過數(shù)億年的地質(zhì)變遷轉(zhuǎn)化來的，被稱為化石能源。在短期內(nèi)不能再生，也被稱為不可再生能源。(2)風(fēng)能、水能、波浪能、海洋能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)化來的。320世紀(jì)以核能為代表的各種新能源的利用，使人類獲取能量的渠道拓展到了原子微觀世界。4隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，在城市家庭中，電與燃?xì)獬闪酥饕茉础８S名師解疑難各種能源的比較能源分類方法能源分類名稱特點(diǎn)舉例按形成或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)一次能源自然形成，未經(jīng)加工太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能、潮汐能二次能源由一次能源?jīng)加工轉(zhuǎn)換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術(shù)常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣、水能新能源正在開發(fā)，或有新的利用方式太陽能、核能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣、風(fēng)能按可否再生可再生能源可循環(huán)使用、不斷補(bǔ)充水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮懿豢稍偕茉炊唐趦?nèi)無法轉(zhuǎn)換獲得煤、石油、天然氣、核燃料按對環(huán)境污染情況清潔能源對環(huán)境基本上沒有污染太陽能、海洋能、風(fēng)能、水能污染能源會嚴(yán)重污染環(huán)境化石燃料(煤、石油)學(xué)后自檢(小試身手)以下說法正確的是()a煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能b汽油是一種清潔能源c水能是不可再生能源d煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡用之不竭的解析：選a煤、石油、天然氣等是動植物轉(zhuǎn)化成的，其來源可追溯到太陽能，選項(xiàng)a對；汽油燃燒會產(chǎn)生一些有毒氣體，選項(xiàng)b錯(cuò)；水能是可再生的能源，選項(xiàng)c錯(cuò)；煤、石油等儲量是有限的，是不可再生能源，選項(xiàng)d錯(cuò)。故選a。能源的開發(fā)與環(huán)境保護(hù)自讀教材抓基礎(chǔ)1常規(guī)能源的開發(fā)與環(huán)境保護(hù)(1)煤、石油和天然氣等常規(guī)能源的大量開采對環(huán)境造成了極大的影響。(2)常規(guī)能源在利用時(shí)也會對環(huán)境造成極大的污染，特別是溫室氣體大量排放，導(dǎo)致地球變暖。2可再生能源的開發(fā)與利用(1)水能是利用最廣泛的可再生資源。(2)太陽能是地球上最豐富的能源。(3)風(fēng)力發(fā)電站必須建在多風(fēng)場地，受到地域的限制。跟隨名師解疑難1常規(guī)能源對環(huán)境的影響(1)石油和煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”，引發(fā)了一系列問題，如兩極的冰雪融化、海平面上升、海水倒灌、耕地鹽堿化這些都是自然對人類的報(bào)復(fù)。(2)溫室效應(yīng)的成因、危害及改善措施：成因：溫室效應(yīng)是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。危害：溫室效應(yīng)會導(dǎo)致全球變暖，海平面上升，氣候變化，疾病增多等。改善措施：調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，控制二氧化碳的過量排放。具體實(shí)施時(shí)可以從以下兩方面進(jìn)行：一是提高能源利用率，如改進(jìn)設(shè)備、技術(shù)，樹立節(jié)約能源消費(fèi)觀等；二是開發(fā)新能源，如多使用核能、水能、太陽能、風(fēng)能等。2新能源開發(fā)及類型化石燃料的日益枯竭和環(huán)境污染的日益加劇，嚴(yán)重威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展，改變能源現(xiàn)狀的最有效的途徑就是開發(fā)和利用新能源。新能源包括以下幾種：(1)太陽能：太陽向外輻射能量時(shí)是以太陽為球心的球狀輻射，在利用地球面積時(shí)是垂直于光傳播方向上的面積，即r2，而不是地球表面積4r2(r指地球半徑)。(2)風(fēng)能：空氣流動所形成的動能稱為風(fēng)能，它是太陽能轉(zhuǎn)化的一種形式。風(fēng)能的利用是將空氣的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(3)波浪能：主要的開發(fā)形式是海洋潮汐發(fā)電。(4)氫能：是21世紀(jì)重要的能源載體，儲量豐富，運(yùn)輸方便，而且不會污染環(huán)境。(5)核能：通常有兩種釋放方式：重核裂變和輕核聚變，其中輕核聚變發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)：能量巨大，資源豐富，成本低廉且安全無污染。目前的技術(shù)，輕核聚變發(fā)電還不能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)今世界的核電站主要利用的是重核裂變。(6)地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能：兩種能源也具有較大的發(fā)展前景。學(xué)后自檢(小試身手)下列供熱方式最有利于環(huán)境保護(hù)的是()a用煤做燃料供熱b用石油做燃料供熱c用天然氣或煤氣做燃料供熱d用太陽能灶供熱解析：選d煤、石油、天然氣等燃料的利用，使人類獲得大量的內(nèi)能。但由于這些燃料中含有雜質(zhì)以及燃燒的不充分，使得廢氣中含粉塵、一氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)污染了大氣。而太陽能是一種無污染的能源，應(yīng)大力推廣，故答案應(yīng)選d。能源與環(huán)境典題例析1(多選)關(guān)于“溫室效應(yīng)”，下列說法正確的是()a太陽能源源不斷地輻射到地球上，由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”b石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”c“溫室效應(yīng)”使得地面氣溫上升、兩極冰雪融化d“溫室效應(yīng)”使得土壤酸化解析：“溫室效應(yīng)”的產(chǎn)生是由于石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量。它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升、淹沒沿海城市、海水向河流倒灌、耕地鹽堿化等，故b、c選項(xiàng)正確；土壤酸化是由于大氣中so2、氮氧化合物含量增多所致，d不正確。答案：bc探規(guī)尋律目前的任務(wù)是采用環(huán)境能源技術(shù)，解決突出的環(huán)境污染問題，例如：城市生活垃圾問題，變垃圾為能源；汽車尾氣問題，達(dá)到廢氣“零”排放。環(huán)境污染的綜合治理問題，解決廢物、廢水、廢氣等污染問題，要變廢為寶。跟蹤演練下列關(guān)于能源的說法中正確的是()a能源是取之不盡，用之不竭的b能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等c常規(guī)能源對環(huán)境的影響很小，故是否開發(fā)利用新能源無關(guān)緊要d核能的利用對環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大解析：選b盡管能量守恒，但耗散能量無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規(guī)能源，a錯(cuò)，b對；常規(guī)能源的利用比新能源核能的利用對環(huán)境影響大，c、d錯(cuò)。新能源的利用典題例析2太陽每年輻射到地球上的能量可達(dá)1018 kwh。(已知地球到太陽的距離r1.51011 m，地球的半徑為r6.4106 m)(1)試估算太陽每年釋放的能量；(2)如果太陽輻射到地球上的能量全部用來推動熱機(jī)發(fā)電，能否每年發(fā)出1018度電？思路點(diǎn)撥解此題的關(guān)鍵是構(gòu)建太陽輻射能量的模型。解析：太陽的能量向四面八方輻射，地球僅僅是“四面八方”中的一個(gè)“小單元”，因此太陽輻射的能量只有一小部分到達(dá)地球。(1)地球到太陽的距離為r1.51011 m，地球的半徑為r6.4106 m，所以地球的接收面積為sr2。以太陽為球心，以日地距離為半徑畫一球面，其面積為s4r2，太陽輻射的能量全部通過該球面。由比例關(guān)系，得q太2.21027 kwh。(2)由熱力學(xué)第二定律知，熱機(jī)的效率無法達(dá)到100%，因此每年發(fā)出的電小于1018度。答案：(1)2.21027 kwh(2)不能跟蹤演練關(guān)于能源的開發(fā)和節(jié)約，下列觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是()a能源是有限的，無節(jié)制地利用常規(guī)能源，如石油之類，是一種盲目的短期行為b根據(jù)能量守恒定律，擔(dān)心能源枯竭是一種杞人憂天的表現(xiàn)c能源的開發(fā)和利用，必須同時(shí)考慮其對環(huán)境的影響d通過核聚變和平利用核能是目前開發(fā)新能源的一種新途徑解析：選b能量雖然守恒，但有的資源好利用，有的資源難以利用，資源短缺成為社會發(fā)展的阻礙，因而要合理開發(fā)利用，故b錯(cuò)。課堂雙基落實(shí)1自然界存在多種能為人類提供生活、生產(chǎn)所需能量的能源，在下列幾組能源中，屬于可再生能源的一組是()a水能、石油、核燃料b風(fēng)能、煤炭、天然氣c煤炭、石油、天然氣 d風(fēng)能、水能、太陽能解析：選d煤炭、石油、天然氣、核燃料屬于不可再生能源。2當(dāng)前，世界上日益嚴(yán)重的環(huán)境問題主要源于()a溫室效應(yīng)b厄爾尼諾現(xiàn)象c人類對環(huán)境的污染和破壞d火山噴發(fā)和地震解析：選c人類對環(huán)境的污染和破壞導(dǎo)致了環(huán)境惡化，溫室效應(yīng)的形成也是因?yàn)槿藶橐蛩卦斐啥趸嫉葴厥覛怏w大量排放而引起，所以c正確。3酸雨的形成與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，酸雨的形成主要是由于 ()a大氣中co2含量的增加b大氣中so2含量的增加c亂砍濫伐森林，破壞生態(tài)環(huán)境d大氣中氟利昂含量的增加解析：選b由于化石燃料燃燒過程中排放大量硫氧化物和氮氧化物，在高空轉(zhuǎn)移過程中，與水蒸氣發(fā)生作用形成酸性物質(zhì)，以雨雪形式降到地面，因此b正確。4氫是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫做能源的燃料電池轎車備受青睞。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號”，已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)邁進(jìn)，氫具有的優(yōu)點(diǎn)包括()易燃燒、熱值高無污染儲存方便制備工藝廉價(jià)易行a bc d解析：選a氫易燃燒、熱值高，燃燒后形成水無污染；但儲存難，制備成本高。故正確，選a。課下綜合檢測一、選擇題 1.水力發(fā)電站的電能最終來自于()a太陽能 b水的動能c水的勢能 d水的內(nèi)能解析：選a地球上的絕大部分能源如風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、各種常規(guī)能源都來源于太陽能。2自行車、電動自行車、普通汽車消耗能源的類型分別是()生物能核能電能太陽能化學(xué)能abc d解析：選b自行車消耗的是生物能，電動自行車消耗的是電能，普通汽車消耗的是化學(xué)能，故選b。3“能源分類相關(guān)圖”如圖1所示，下列四組選項(xiàng)中，全部符合圖中陰影部分的能源是()圖1a煤炭、石油、沼氣 b水能、生物能、天然氣c太陽能、風(fēng)能、潮汐能 d地?zé)崮?、海洋能、核能解析：選c同時(shí)具備太陽能、新能源及可再生能源三個(gè)條件的只有c選項(xiàng)。4近年來，我國許多城市禁止汽車使用含鉛汽油，其主要原因是()a提高汽油燃燒效率 b降低汽油成本c避免鉛污染大氣 d鉛資源短缺解析：選c含鉛汽油燃燒后產(chǎn)生有毒物質(zhì)，對大氣有污染，而且汽車尾氣是大氣污染的重要來源，故應(yīng)選c。5(多選)下列說法中正確的是()a水能和風(fēng)能是“可再生能源”b太陽能是一種清潔能源c沼氣是一種新能源d核能對環(huán)境的污染比常規(guī)能源對環(huán)境的污染更大解析：選abc水能和風(fēng)能是“可再生能源”，a正確。太陽能是清潔能源，b正確。沼氣是人們開發(fā)的新能源，c正確。核能對環(huán)境的污染比常規(guī)能源較小，d錯(cuò)誤。6有人說：臭氧層和水一樣，是地球生命存在的必要條件。大氣臭氧層的作用是()a能大量反射太陽輻射的紫外線，所以那里的溫度較低b能反射太陽光中的紫外線，使地面上的生物免受紫外線之害c是大氣層中存在臭氧的唯一場所，我們應(yīng)該加以保護(hù)d吸收大量的紫外線，減少到達(dá)地面的紫外線輻射解析：選d大氣臭氧層能將太陽輻射的紫外線90%以上吸收掉，使地球上的生命免遭紫外線的強(qiáng)烈輻射，故d正確。7能源利用的過程實(shí)質(zhì)上是()a能量的消失過程b能量的創(chuàng)造過程c能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程d能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過程解析：選c能源利用的過程是做功或熱傳遞的過程，前者是能量的轉(zhuǎn)化，后者是能量的轉(zhuǎn)移。能量不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，故c正確。8有經(jīng)驗(yàn)的柴油機(jī)維修師傅，不用任何儀器，只要將手伸到柴油機(jī)排氣管附近，去感受一下尾氣的溫度，就能判斷出這臺柴油機(jī)是否節(jié)能，真是“行家伸伸手，就知有沒有”。關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機(jī)是否節(jié)能之間的關(guān)系，下列說法中正確的是()a尾氣的溫度越高，柴油機(jī)越節(jié)能b尾氣的溫度越低，柴油機(jī)越節(jié)能c尾氣的溫度高低與柴油機(jī)是否節(jié)能無關(guān)d以上說法均不正確解析：選b氣體的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)的機(jī)械能，柴油在氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，是一個(gè)高溫?zé)嵩?，而柴油機(jī)排氣管排出的尾氣是一個(gè)低溫?zé)嵩?。根?jù)能量守恒定律，這兩個(gè)熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機(jī)械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機(jī)械能越多，尾氣的溫度就要越低，即這樣的柴油機(jī)就節(jié)能，故選項(xiàng)b是正確的。二、非選擇題9有下列各種能源：a.天然氣b水能c石油d核能e地?zé)崮躥電能g太陽能h潮汐能其中屬于不可再生能源的有_；屬于二次能源的有_；屬于化石能源的有_。解析：根椐能源的產(chǎn)生和利用情況進(jìn)行分類，不可再生能源有a、c、d；二次能源是一次能源加工轉(zhuǎn)換成的另一種形態(tài)的能源，有f；化石能源有a、c。答案：a、c、dfa、c10為了開發(fā)新能源，某同學(xué)設(shè)想了一個(gè)利用氫能的方案，圖2是它的示意圖。請你判斷這一方案的可行性，并說明理由。圖2判斷：_。(填“可行”或“不可行”)理由：_。解析：不可行；違反了能量守恒定律；此流程每個(gè)環(huán)節(jié)皆消耗能量，因此不可能實(shí)現(xiàn)；這種流程類似永動機(jī)，是不可能的。答案：見解析11水能是可再生能源，可持續(xù)地利用水能來發(fā)電，為人類提供“清潔”的能源。 若一水力發(fā)電站水流的平均流量為q(m3/s)，落差為h(m)，發(fā)電效率為，則該電站全年的發(fā)電量(kwh)約是多少？(g取10 m/s2，水的密度1103 kg/m3)解析：每秒鐘水能轉(zhuǎn)化為電能的量為eqgh，也就是發(fā)電功率，所以一年內(nèi)的發(fā)電量e365243 600106qgh(kwh)8.8104qh(kwh)。答案：8.8104qh(kwh)