第16章能源与可持续发展Word文档格式.docx
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109t），石油约7.0×
1010t（其中可开采量约占
），天然气约8.0×
1012m3．
从占世界总储量的比例看：
我国煤炭储量占世界总储量的11%，石油约占2.4%，天然气仅占1.2%．
据报道，目前我国能源消耗总量已位居世界第二位，约占世界能源消耗总量的11%．2003年，我国能源消耗总量为16.8亿吨标准煤．其中煤炭占67.1%，原油占22.7%，天然气占2.8%，可再生能源占7.3%．由于我国人口众多，人均能源的占有量和消费量均处于较低水平．我国能源消耗以煤为主（我国煤炭消费量每年约占全世界煤炭消耗总量的26.6%，可以称为全球煤炭消费的第一大户，约占我国能源消耗总量的67%，世界平均水平是25%），且能源利用率低．专家预测，在本世纪30年内，煤炭在我国一次能源构成中仍将占主体地位，这种以煤炭为主的能源结构是环境污染的主要原因．
我国作为一个迅速崛起的发展中国家，面临着经济增长和环境保护的双重任务．为了保护环境并实现经济的持续增长，改变能源的生产和消费方式，开发和利用可再生、清洁的能源是必然的选择．
中考典题精析（略）
说明：
由于本节内容是新教材新增的内容，以前的中考没有考过，所以该部分内容没有编写．（以下各节相同）
智能归例
题型一知道什么叫能源，能区分各种能源
例判断下列说法是否正确？
（1）能量就是能源；
（2）电能是一种二次能源；
（3）石油是一种常规能源．
闯关点拨能源是提供能量的物质资源．能源的利用过程，实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法
（1）是不正确的．能源的分类方法很多，所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都是属于一次能源；
而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法
（2）是正确的．所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，石油是人类已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法（3）也是正确的．
解
（1）错误，
（2）（3）正确．
题型二能区分可再生能源和不可再生能源、一次能源和二次能源
例下列能源中，属于可再生能源的是（）
A．石油B．水能C．天然气D．煤
闯关点拨所谓不可再生能源是指不可能在短时期内从自然界得到补充的能源，可再生能源是指可以在自然界里源源不断地得到的能源．
析石油、天然气和煤等化石能源会越用越少，属于不可再生能源；
水能属于可再生能源．
答选B
智能训练
基础知识训练
1．煤、石油、天燃气、水能、风能、太阳能、潮汐能、地热能中，属于新能源的是_____________、______________、______________、____________，其余的是__________________能源。
（题型一）
2．解决能源问题的主要出路是和利用能源，特别是能
和能．（题型一）
3．下列几个例子中不属于能源的是（）（题型一）
A．汽油B．柴油机C．流动的水D．干木柴
4．下列能源中，属于二次能源的是（）（题型二）
A．煤B．汽油C．太阳能D．石油
5．下列能源中，属于新能源的是（）（题型一）
A．电能B．煤和石油C．潮汐能D．地热能
6．在下列能源中，属于化石能源的是（）（题型一）
A．核能、生物质能、水能B．电能、汽油、柴油
C．太阳能、地热能、风能D．煤、石油、天然气
综合提高训练
1．下列关于能源的说法正确的是（）（题型二）
A．煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们是可再生能源
B．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
C．如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽
D．水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源
2．现代社会中，尤其是我国使用的能量主要来源于（）（题型一）
A．太阳能B．风能C．水能D．燃料燃烧得到的内能
3．节约能源主要的措施是（）（题型一）
A．大力开发新能源
B．大量利用太阳能、地热能
C．大量利用水能、风能
D．采用新技术、新设备，更新落后的技术装备
4．如图甲、乙所示为各种能源的名称，填出其交叠区域的能源名称．（题型二）
A可以包括哪些能源？
B可以包括哪些能源？
5．小明调查了自己家庭目前的能源使用状况和能源使用的变迁情况．请你帮他完成下表：
表一上月能源使用状况
名称
主要用途
是否二次能源
是否可再生能源
使用量（填上单位）
单价
总价/元
电能
家用电器、照明
265
0.5元/kW·
h
液化气
烧饭做菜
85.2
0.8元/m3
汽油
小汽车用油
126
3.3元/L
太阳能
热水器
/
表二五年前某月能源使用状况
103
0.6元/kW·
燃气热水器
平均1罐/月
40元/罐
煤球
平均4块/天
0.15元/块
16．2核能
1964年10月16日15时（北京时间），中国第一颗原子弹爆炸成功。
你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量的呢？
随后，1967年6月17日上午8时20分，我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验获得完全的成功，氢弹和原子弹的原理相同吗？
怎样认识核电站？
核电站与其他类的发电厂（如火力发电厂）的不同点，仅仅是汽轮发电机所用蒸汽产生的方法、“烧”的燃料不同而已．
核电站“烧”的核燃料，是只有小手指的
大小的核燃料芯块，而它所释放出来的能量就相当于10t优质煤完全燃烧放出的内能．
反应堆工作时释放出大量的内能使水汽化，蒸汽推动汽轮发电机发电，实现了核能向电能的转化，这就是核电站的作用．
核电站会像原子弹那样发生爆炸吗？
核电站和原子弹都是应用链式反应将核能转变为其他形式的能的装置．不同的是：
原子弹对链式反应过程不加控制，在极短的时间内放出巨大的能量，引起威力强大的爆炸；
而核电站重的核反应堆是使链式反应在人工控制下缓慢地进行的．
核电站的核燃料重有效成分有铀-235，铀-235同样也是原子弹中的核炸药，那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？
不必担心，绝没有这种可能性！
核电站的核燃料中铀-235的含量约为3%，而原子弹中核炸药中的铀-235含量高达90%以上，正像啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以点燃，而啤酒则因酒精含量低却不能点燃一样．
应该看到，原子弹是一项高科技产品，形成核爆炸有非常严格的条件．原子弹必须用高浓度的铀-235或钚-239作核装料，并以一套精密复杂的系统引爆高能烈性炸药，利用爆炸力在瞬间精确地改变核装料的形状或位置，才能形成不可控制的链式裂变反应，发生核爆炸．这种苛刻的条件，在核电站里是不可能有的．
目前我国所采用的压水型反应堆的设计原理就具有内在安全的特性，更何况核反应堆还有多重的安全保护系统，确保反应堆不会失控．
本节内容也是新课程新增的知识，以前的中考中没有出现过．按照中考新考纲的要求，主要是要了解核能的优点和可能带来的问题．
核能的本质
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的．但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能．那么核能是从哪儿来的呢？
在居里夫人发现镭以后不久，物理学家卢瑟福就指出，放射性元素在释放看不见的射线后，会变成别的元素，在这个过程中，原子的质量会有所减轻．那么，这些失踪了的质量到哪里去了呢？
大科学家爱因斯坦1905年在提出相对论时指出，物质的质量和能量是同一事物的两种不同形式，质量可以消失，但同时会产生能量．两者之间有一定的定量关系；
转化成的能量E等于损失的质量m乘以光速c的平方，即
．由于光速是一个非常大的数值，因此极小量的质量变化可以转化为极大的能量，这就是核能的本质．
当较重的原子核发生裂变时会发生质量亏损，损失的质量转换成巨大的能量．例如，1945年在日本广岛上空爆炸的原子弹，重440kg，铀-235含量为45kg，而其中仅有1kg发生核裂变反应，反应中又仅有1g的质量转化成能量，但它的威力却相当于16万吨黄色炸药发生爆炸，瞬间摧毁了整个城市，并造成十几万人当场死亡．
题型一知道核能的概念，知道获得核能的两种途径
例1下列关于核能的说法正确的是（）
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变
闯关点拨核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源．虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量．只有当原子核发生改变──裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化．原子弹则是利用裂变的链式反应中能在极短的时间内释放出巨大能量的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的．自然界除了人为的聚变外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反映，并以光和热的形式将核能辐射出来．
答选C
例2关于核能的获得，下列说法中正确的是（）
A．核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置
B．当原子核内部发生变化时会释放出巨大的能量，核裂变和核聚变是获得核能的两种方式
C．核电站是使核能转化为内能再通过汽轮发电机转化为电能的装置
D．目前，在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
闯关点拨核反应堆是能够缓慢平稳地释放核在裂变时放出的核能的装置．可见在核电站的反应堆中发生的是可控制的裂变．反应堆中获得内能推动汽轮发电机发电，从而得到电能．目前，受控核聚变正在研究之中，尚未用于核电站发电．
题型二知道核能应用和可能带来的问题
例一座功率为120万千瓦的核电站，年发电量约为60亿千瓦时．若建一座功率相同的火力发电站，用热值为2.93×
107J/kg煤做燃料，化学能转化为电能的整体效率为25%，一年需供应多少吨煤？
若每节车厢的装载量为60吨，一列火车由60节车厢组成，需要多少车次才能完成运输任务？
闯关点拨先将年发电量的单位换算成J，然后根据能量的转化以及煤的热值可求出所需煤的总质量．
解年发电量60亿千瓦时相当的焦耳数为
．
所需煤的总质量为
．
每列货车的运输量为60t×
60=3.6×
103t
所需货车的车次为
车次．
1．经过科学家的不懈努力，找到了获取核能的两条途径：
_____________和_____________。
2．____________________________________________________________叫裂变。
为了有效、和平利用核裂变时所产生的能量，科学家们研制成了_______________，从而使链式反应可以在人工的控制下缓慢进行。
核裂变除了可以用于发电外，在军事上还可以做成威力强大的______________。
3．________________________________________________________叫聚变。
由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫________________。
4．站在阳光下，会感觉到暖洋洋的，这个能量主要来自于_____________，它能够不断地向外放出能量是靠______________。
5．受控核聚变的核能作为一种新的能源，具有显著的优点：
一是____________________________；
二是_____________________________。
（题型二）
1．核电站是利用_______________发电的电站，目前已经的核电站都是利用_________________反应产生的能量来发电的，核电站的主要组成部分是反应堆、___________、____________、发电机等。
（题型二）
2．我国也在不断探索核能发电，并且自行设计制造了核电站。
你能说出我国正在使用的一个核电站吗？
_________________________。
3．在利用核能发电时，是把________________能转化为_______________能。
4．关于核能的下列说法中，不正确的是（）（题型一）
A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的
B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸
C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器
D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器
5．如图16-1所示是核电站原理的示意图，结合这张图，简要叙述核电站是如何工作的。
6．小明同学学过核能发现：
现在建的核
图16-1
电站是利用核能来发电；
而原子弹也是利用核能放出的大量的能量达到摧毁的目的的。
它们工作的过程相同吗？
它们有什么异同点？
7．俄罗斯的切尔诺贝利的核电站事故造成的辐射污染波及了白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰的大片领土。
各类辐射病、癌症、神经紧张、居民被迫疏散等后斯影响还深深的留在人们的心中。
有的同学提出，既然核电站有这么大的危害，就不用建造核电站。
你认为这种观点合理吗？
提出你的看法。
8．到2010年我国核电站的总功率可达3000～5000万千瓦，年发电量可达1500～2500亿千瓦时。
如果用煤来发电（设火电站效率为30％）将要用煤多少呢？
若一个煤矿每年产煤500万吨，需要多少这样的煤矿？
16．3太阳能
如图16-2太阳是一个大“火球”，它的能量是从何而来的呢？
地球上的物体在太阳的照射下繁衍生息，自然界有利用太阳能的实例吗？
太阳能有哪些优点？
太阳能的主要优点：
十分巨大，供应时间长久，分布广阔，获取方便，使用安全，无污染等．
人类直接利用太阳能有哪些途径？
人类直接利用太阳能有两条途径：
一是把太阳能转化为内能以供利用；
二是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，但太阳能转换效率低，太阳能虽然巨大，但太分散，由于地球自转、气候、季节等因素太阳能功率变化大，不稳定，这些都给广泛利用太阳能带来困难，只要我们不断努力，太阳能的直接利用将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．太阳能将会成为人类的重要能源之一．
为什么说，太阳能是人类未来的理想能源？
由于煤炭、石油等资源日益减少，利用这些资源又对环境造成污染，因此人们十分重视对太阳能的利用，并积极探索各种利用太阳能的方式．地球所接受的太阳能，平均每平方米为1.353kW，这就是所谓的“太阳常量”．也就是说，太阳每秒照射到地球上的能量约为燃烧5×
106t煤的能量．地球每年所接收的太阳能至少有6×
1017kW·
h，相当于燃烧74万亿吨标准煤所释放的能量．可见利用太阳能的潜力很大，而且开发太阳能不污染环境．太阳能将成为未来能源的主流，这已成为人们的共识．怎样有效地利用太阳所赋予的能量，使其成为本世纪的一大可利用能源，是新能源开发中的一个重要课题．
本节对知识和技能的要求不高，以前的中考中很少出现．主要只是让大家了解一些与太阳能相关的科普知识．重点应放在通过对太阳能的应用的了解后，建立起一些关爱自然、参与社会实践的意识．
有趣的生物力能学
尽管生命是自然界的高级运动形式，也仍然在自然界三个量（质量、能量和信息）综合运动的表现．自然界所发生的一切运动，都伴随着能量的变化，生命过程也不例外．机体生活在一定的环境之中，它必须不断地从外界获得能量，才能维持生命和进行必要的生命过程，这是能量的吸收；
把从外界所吸收的能量转变成为适于在体内储存的能量形式，这是能量的储存；
在合适的条件下，被吸收的能量将在体内转移到需要能量来启动某种反应的部位，这种过程就是能量的转移．
被吸收或转移的能量在生命过程种经常发生能量形式的变．例如，肌肉收缩时，化学能转变为机械能而做功；
光合作用中光能转变为化学能；
视觉过程中光能转变为电能而产生视觉，这些都是能量的转化和利用．
生物力能学的研究可以从两个不同的角度进行，即宏观的角度和微观的角度．宏观的生物力能学从整个体系的能量形式和变化进行研究，而不追究体系本身结构的变化细节．微观的生物力能学把能量状态及变化和分子的结构于运动结合在一起，具体研究能量从吸收到利用的全过程，这类研究对于弄清一个具体体系中的能量传递过程具有重要意义．
太阳能电池的开发
太阳能电池是一种有效地稀收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件。
下面介绍北京太阳能光电研究中心对太阳能电池的研究情况．晶体硅高效太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池的研究开发以及研究成果向产业化转化。
⑴高效晶体硅太阳电池
光电中心高效晶体硅太阳电池研究开发项目有钝化发射区太阳电池（PESC）、埋栅太阳电池（BCSC）及多晶硅太阳电池。
钝化发射区太阳电池（PESC）光电中心研究钝化发射区太阳电池（PESC）的基本目的是探索影响电池效率的各种机制，为降低太阳电池成本提供理论和工艺依据，推动太阳电池理论的发展。
实验中采用的材料为区熔（FZ）、p-型（掺硼）[100]单晶硅，电阻率
0．2～1．2
cm，厚度t=280～350
m，双面抛光。
电池工艺包括正面倒金字塔织构化、前后表面钝化、制备选择性发射区、减反射表面、背场、前后金属接触等。
目前电池达到的水平见表1。
表1PESC的电池的性能（测试条件AM1.5，25℃）
Vco（mV）
Jsc（mA/cm2）
FF
（%）
A（cm2）
测试单位
656.1
37.4
0.806
19.79
4.04
北京市太阳能研究所
*Voc开路电压，Jsc短路电流密度，FF填充因子，
转换效率，A太阳电池面积
⑵多晶硅薄膜太阳电池
多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、工艺成熟和高效的优点，又有大幅度减少材料用量从而大幅度降低成本的潜力，因而成为目前光伏界的研究热点。
光电中心采用快速热化学气相沉积（RTCVD）、等离子增强化学气相沉积（PECVD）和a-Si／uc-Si迭层电池等不同工艺对多晶硅薄膜太阳电池进行了研究。
RTCVD多晶硅薄膜SiH2C12或SiCl4为原料气体在石英管反应室内沉积而成。
研究工作初期，以重掺杂非活性硅为衬底。
题型一知道人们利用太阳能的方式
例人们利用太阳能共有________种渠道，其中太阳能被直接利用的有________种方式，即太阳能转化为___________，如___________；
太阳能转化为__________，如_______；
太阳能转化为_________，如___________。
闯关点拨太阳是一个巨大的天然能源，人类时刻离不开它，利用太阳能主要有四种渠道，其中被直接就有三种：
太阳能转化为内能，如太阳灶、太阳能热水器等，太阳能转化为电能如太阳能电池；
太阳能转化为化学能，如植物通过太阳进行光合作用，生长粮食、水果等为人类提供丰富的食物。
答四，三，内能，太阳能热水器，电能，太阳能电池，化学能，植物进行光合作用。
题型二通过实例，了解利用太阳能的优点
例杨洋同学家原来是用液化石油气烧水的（每天至少用65℃的热水100kg），参加“探究性学习”活动后，在老师的指导和同学们的帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.这台热水器6月份平均每天可将100kg水从15℃升高到65℃.
（1）若液化石油气的热值为8.0×
107J/kg，改用太阳能热水器后，6月份平均每天可节约液化石油气多少千克？
[液化石油气燃烧放热的70%被水吸收，C水=4.2×
103J/（kg·
℃）]
（2）使用太阳能热水器比使用燃料烧水，除了节约能源外，还有哪些优点？
（至少写出两点）
闯关点拨先根据热量的计算公式求出水所需吸收的热量，然后根据效率和热值算出所需燃烧的液化石油气的质量，即为节约的液化石油气．
解
（1）Q吸=Cm（t-t0）=4.2×
℃）×
100kg×
（65℃-15℃）=2.1×
107J
由题意得
=0.375kg
（2）优点有：
①无污染 ②安全 ③光能取之不尽
此问答案多种，只要回答合理均正确.
1．关于太阳能的转化：
太阳把空气和地面晒热，太阳能转化为________，晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为_________；
太阳使地面上一部分水蒸发，蒸发的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太阳能转化为_________；
植物吸收太阳能，进行光合作用，太阳能转化为__________，植物被动物吃掉，又转化为动物的_______。
2．地球上的能量很大一部分来自于太阳能，利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其它形式能的过程，现在主要利用太阳能的三种方式是__
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