2026年中考化学专题复习教学素材：地热能开发利用新突破

【教学素材】 地热能开发利用新突破 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【背景资料】地热能（Geothermal Energy）是赋存于地球内部的可再生天然热能，主要来源于熔岩活动和放射性元素衰变，并以热力形式存在，具有清洁、稳定、分布广的特点，广泛应用于发电、供暖、农业及医疗等领域。 地球内部的温度高达7000℃，而在80至100英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量 。 作为蕴藏在地球内部的天然热能和一种极具竞争力的清洁可再生能源，地热能具有储量大、分布广、绿色低碳、适用性强、稳定性好等优势。高温地热资源，将成为未来能源结构调整、发展清洁能源的主力之一。 一、地热能的形成原理：地热能是地球内部岩土体或流体中储存的热能，其形成依赖两大核心机制。 （1）放射性衰变：铀、钍、钾等长寿命放射性元素衰变释放热量，贡献地球内部约80%的热源； （2）地幔对流与岩浆活动：板块运动导致熔岩上涌，加热浅层地下水或岩层，形成可开采资源。 二、地热能的主要应用领域 （1）发电：高温蒸汽驱动涡轮机，技术包括干蒸气发电和双循环发电； （2）供暖制冷：地源热泵技术利用浅层地温（＜200米），中国2025年供暖面积达16.5亿平方米，居全球第一； （3）农业与工业： ①温水养殖（如非洲鲫鱼）和温室种植； ②工业烘干（如食品加工）及温泉康养。 【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。 地热能开发利用新突破 地热能来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆浸入到地壳后，把热量从地下深处带至表层。其储量比目前人们所利用的能源总量多得多。地热在很多方面都有着诱人的发展前景。如将地热能直接用于供暖，方式简单，没有污染；利用温度适宜的地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产。地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电利用蒸汽带动汽轮机，从而带动发电机发电。地热发电不像火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料。 我国首个地热能超临界二氧化碳取热项目正式投产，标志着我国在地热能高效开发利用领域实现新突破。超临界状态是一种介于液态和气态的中间状态。当二氧化碳超过特定温度和压力时，将处于超临界状态，不同于传统的地热能取热，该项目以二氧化碳作为闭式循环传热介质，将二氧化碳输送至深达2500米的地热井底部，吸收地下热量后返回地面，将热量传递给供暖用水，用于居民集中供暖。 与传统介质水相比，超临界二氧化碳取热效率更高，取热能力可提升约20%，单位供暖能耗降低10%。该项目可实现全过程不取地下水、不污染地层、不扰动地质环境，确保清洁安全取热。项目投运后可在冬季满足超1.8万平方米居民住宅集中供暖需求，每年可替代标准煤约288吨，减排二氧化碳约750吨。 （1）地热能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）我国拥有较丰富的地热资源，其开发利用远景广阔.，下列有关地热能的说法不正确的是 （填字母序号） A．能够用于沐浴、发电以及供暖等方面 B．与煤炭、石油、天然气同样都是化石能源 C．主要源于地球内部放射性元素衰变产生的能量 D．与地下水联合可形成热水型地热,开释形式之一是温泉 （3）为实现二氧化碳闭式循环，管道应具备的性能是 。 （4）超临界二氧化碳进入“CO2/水换热器”后，和供暖用水进行热交换。从微观角度分析，该过程中二氧化碳发生改变的是 。 （5）下列发电方式的能量转化过程与地热发电相同的是 （填字母序号） A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 （6）用超临界二氧化碳作为传热介质，具有的优势是 。 （7）煤燃烧产生二氧化碳的化学方程式为 。超临界二氧化碳取热项目可以缓解的环境问题是 。 （8）下列说法中错误的是 （填字母序号） A．地热能可以直接用于取暖 B．地热发电不需要消耗燃料 C．利用高温地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产 参考答案 （1）可再生；（2）B；（3）密封性好、抗压性好（合理即可）；（4）分子间隔（或分子运动速率，合理即可）；（5）A；（6）热传递效率高（或环保、节水等，合理即可）； （7）C＋O2 ( 点燃 )CO2；温室效应增强（或酸雨，合理即可）；（8）C。 学科网（北京）股份有限公司 $