《太阳能、生物质能和氢能的利用》习题3.doc

《太阳能、生物质能和氢能的利用》习题
基础强化
1.有关化石燃料的说法正确的是(　　)
A．化石燃料是可再生的，因此地球上的蕴藏量也是无限的
B．化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速度相当快，所以化石燃料相当于是无限的
C．化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的
D．化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过几百万年才能形成的非再生能源
解析　化石燃料是由远古生物掩埋在地下深处历经几百万年演变而形成的，但由于储量有限，很可能在几百年内就被人类耗尽，且化石燃料属于非再生能源。
答案　D
2．下列属于直接利用太阳辐射能的方式是(　　)
①光—热转换　②光—电转换　③光—化学能转换
④光—生物质能转换
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②③④
解析　直接利用太阳辐射能，有①②③④四种方式。
答案　D
3．下列叙述正确的是(　　)
A．高温太阳炉是把热能转变成电能的过程
B．化石燃料燃烧时放出的能量来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．食用植物体内的淀粉、蛋白质等属直接利用能源
解析　A项是把太阳能转变成热能，C项是把化学能转变成热能；D项，食用植物体内的淀粉、蛋白质等物质中的化学能转化为热能，再被利用。
答案　B
4．下列说法不正确的是(　　)
A．电解水生成氢气与氧气时，电能转变成化学能
B．煤燃烧时化学能转变成热能等
C．绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能
D．白炽灯工作时电能全部转化成光能
解析　白炽灯工作时电能不能全部转化成光能。
答案　D
5．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是(　　)
A．煤、石油和天然气都属于碳素燃料
B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D．目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明
解析　煤、石油、天然气，属于碳素燃料；发展太阳能可以减少化石燃料的使用，减少CO2的排放；太阳能电池可将太阳能转化为电能；菠菜中的蛋白质是间接利用太阳能合成的，研究菠菜蛋白质“发电”属于太阳能文明。
答案　D
6．下述做法能改善空气质量的是(　　)
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
解析　煤燃烧时会产生SO2和颗粒物等大气污染物；汽车以汽油为燃料，会排放大量的污染气体；电动车对大气没有污染。
答案　B
7．2009年12月7日～18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012年至2020年的全球减排协议。大会倡导“节能减排”和“低碳经济”。下列做法不符合这一理念的是(　　)
A．提倡使用大排量汽车
B．倡导使用节能灯
C．大力开发太阳能等新能源
D．大力开展植树造林促进自然界中的碳循环
解析　使用大排量汽车，消耗大量的汽油，排放出大量的CO2、CO、氮氧化物等。
答案　A
8．生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，是人类赖以生存的重要能源。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．绿色植物通过光合作用，将化学能转化为生物质能
B．农村通过杂草和动物的粪便发酵制沼气，沼气的主要成分是甲烷
C．推广使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的农作物发酵产生
D．开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展
解析　植物的光合作用是将太阳辐射能转化为生物质能，故A项不正确。
答案　A
9．下列对于生活垃圾中生物质能的利用不合理的是(　　)
A．将生活垃圾进行处理后焚烧，利用产生的热能发电
B．将生活垃圾进行生物化学转换制得CH4
C．将生活垃圾拉到农村找个地方掩埋
D．让生活垃圾在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体
解析　要将生活垃圾送到专门的垃圾处理场。
答案　C
10．据报道，氢燃料电池公交车已经驶上北京街头。下列说法正确的是(　　)
A．电解水制取H2是理想而经济的制氢方法
B．发展氢燃料电池公交车不需要安全高效的储氢技术
C．氢燃料电池公交车的使用可以减少城市空气污染
D．氢燃料电池把H2和O2燃烧放出的热能转化为电能
解析　电解水制取H2要消耗大量电能；发展氢燃料电池公交车，需要开辟H2贮存、运输的新途径；氢燃料电池是将化学能转化为电能(不燃烧)，无污染。
答案　C
11．人类对能源的利用大致可以分为三个时代。即柴草能源时代、化石能源时代、多能源时代。
(1)“化石能源”是指________、________、________等燃料。这些能源按人类目前的消耗速度，很可能在几百年内被耗尽。
(2)“多能源”包括________、_等新能源。
(3)你认为我国目前处于哪一个能源时代？______________________________________________________。
解析　根据题意可知，化石能源是指化石燃料，多能源即新能源。
答案　(1)煤　石油　天然气
(2)太阳能　氢能　地热能　风能　核能(其中任意三个即可)
(3)仍以化石燃料为主，正进入多能源时代
12．某人设想利用下述反应的联合与循环来生产能解决目前环境和能源问题的某种气体：
3FeCl2＋4H2O(g)Fe3O4＋6HCl＋H2
2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl6FeCl3＋6H2O＋O2
6FeCl36FeCl2＋3Cl2↑
据此请回答：
(1)该人欲生产的这种气体是________。
(2)若生产条件和设备均很理想，在生产过程中只需添加的原料是________。
解析　将三个方程式联合，可得总的方程式为：2H2O===2H2↑＋O2↑，因是用来生产能解决目前环境和能源问题的某种气体，所以是H2，需要添加的原料是水。
答案　(1)H2
(2)水
能力提升
1.太阳能的开发和利用是21世纪一个重要课题。利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种盐熔化，吸收热量，晚间熔盐固化释放出相应的能量，已知下表数据：
盐
熔点(℃)
熔化吸热(kJ·mol－1)
参考价格(元·t－1)
CaCl2·6H2O
29.9
37.3
780～850
Na2SO4·10H2O
32.4
77.0
800～900
Na2HPO4·12H2O
35.1
100.1
1 600～2 000
Na2S2O3·5H2O
45.0
49.7
1 400～1 800
其中最适宜选用作为储能介质的是(　　)
A．CaCl2·6H2O B．Na2SO4·10H2O
C．Na2HPO4·12H2O D．Na2S2O3·5H2O
解析　作为储能介质应综合考虑：熔点比常温略高，熔化吸热值较大，价格低廉。
答案　B
2．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是(　　)

A．风能、太阳能属于可再生能源
B．推广可再生能源有利于经济可持续发展
C．上图是太阳能光伏发电原理图，图中A极为正极
D．光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
解析　根据常识可知，A、B、D项均正确；从图中电子和电流的流动方向可知，A为负极，B为正极，C项错误。
答案　C
3．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)

A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
解析　该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能等4种形式的能量转化关系，A项不正确；装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置，负极反应是H2发生氧化反应，B项不正确；装置X为电解水产生氢气和氧气，C项正确；装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放，但不可能实现化学能与电能间的完全转化，能量总是有损失的，D项不正确。
答案　C
4．下图是燃料乙醇的生产和消费过程示意图，虽然燃料乙醇的使用缓解了汽车能源的紧张状况，但仍存在一些问题。由此可知，燃料乙醇(　　)

A．是最理想的绿色能源
B．提供的能量来自于太阳能
C．生产和消费过程对空气没有任何影响
D．生产过程中将消耗大量粮食，以避免粮食过剩
解析　乙醇的生产及燃烧会产生CO2气体(农作物只能吸收少量的CO2)，不是最理想的绿色能源，A项错误；产生的CO2气体能够导致温室效应，C项错误；D项显然不符合题意，错误。
答案　B
5．近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展，像电一样，氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二次能源”，而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一次能源，如煤、石油、太阳能和原子能等。
(1)为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且原料可持续利用的制氢气的方法是(　　)
A．电解水 B．锌和稀硫酸反应
C．光解海水 D．以石油、天然气为原料
(2)氢气燃烧时耗氧量小，发热量大。已知下列热化学方程式：C(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是______________________
(3)氢能源有可能实现能源的贮存，也有可能实现经济、高效的输送。研究表明过渡金属型氢化物(又称间充氢化物)，在这类氢化物中，氢原子填充在金属的晶格间隙之间，其组成不固定，通常是非化学计量的，如：LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.65、TaH0.78。已知标准状况下，1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64 g/cm3，相对原子质量为106.4)，试写出钯(Pd)的氢化物的化学式________。
解析　(1)光解海水是较经济且原料(水)可持续利用的制H2的方法。(2)1 g H2燃烧产生的热量为：285.8 kJ÷2＝142.9 kJ，1 g C燃烧产生的热量为：393.5 kJ÷12＝32.79 kJ，前者和后者之比为：142.9 kJ:32.79 kJ＝4.36:1。(3)设体积单位均为cm3，n(Pd)＝＝0.1 mol，n(H)＝×2＝0.08 mol，n(Pd):n(H)＝0.1 mol:0.08 mol＝1:0.8。
答案　(1)C
(2)4.36:1
(3)PdH0.8
6．太阳能的开发和利用已成为最引人注目的研究课题之一，下面是科学家研究的一种利用太阳能制取H2的方法。
(1)首先利用太阳能加热氧化锌和木炭的混合物，当温度达到1 200 ℃时，可得到高纯度的锌粉，然后将得到的高纯度锌与400 ℃以上的水蒸气反应，得到H2、ZnO(循环使用)，请写出反应的化学方程式：_____________________，____________________________。
(2)若投入40.5 kg氧化锌，则理论上制得的H2的体积是多少升？(标准状况下)
解析　(2)由化学方程式可知：
ZnO　　～　　H2
81 g　　　　22.4 L
40．5×103 g　V(H2)
V(H2)＝＝11 200 L。
答案　(1)2ZnO＋C2Zn＋CO2↑
Zn＋H2O(g)ZnO＋H2
(2)11 200 L