5.2 能源的利用与开发(分层作业)科学新教材浙教版九年级上册
2026-09-08
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摘要:
**基本信息**
以A、B、C三层递进设计,覆盖能源概况、开发利用及可持续发展,通过基础认知-综合应用-跨学科探究的路径巩固知识,适配新授课分层教学需求。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|A基础达标|单一知识点(能源结构、能量转化、化学方程式)|以选择、填空为主,如第1题考能源消耗结构与水电解方程式,强化科学观念|
|B能力提升|多知识点综合(氢能计算、能源对比)|含计算与分析题,如19题结合电解水制氢与汽车续航计算,体现科学思维|
|C拓展培优|跨学科探究(资源开发、实验设计)|中考真题情境,如23题萤石开采浮选研究,需模型建构与推理论证,培养探究实践|
内容正文:
5.2 能源的利用与开发(分层作业)
目录
【A 基础达标题】
一、全球的能源概况
二、太阳能的开发与利用
三、其他能源的利用和开发
四、能源利用与可持续发展
【B 能力提升题】
【C 拓展培优题】
【A 基础达标题】
一、全球的能源概况
1.实现“碳达峰和碳中和”,一是要调整能源结构,二是碳减排要与自然碳汇方案并举。
(1)图甲是2008年我国能源消耗结构图。据图可知,当时我国的能源消耗以 为主。
(2)随着社会的发展,新能源不断被开发利用。例如,人们利用太阳能热水器加热水,其能量转化过程是 。液态氢是导弹、火箭和宇宙飞船的最佳燃料,地球上有丰富的水,人们可以通过分解水来获得氢气,请写出水电解生成氢气的化学方程式 。
(3)人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向:一是减少二氧化碳排放,二是增加二氧化碳消耗。请写出一条我们能做到的帮助消耗二氧化碳的方法 。
(4)根据下图乙所示的碳循环部分过程,有关分析正确的是______。
A. 生态系统中,参与①过程的生物成分包括生产者、消费者、分解者
B. 在生态系统碳循环过程中,②的主要途径是绿色植物的呼吸作用
C. 人类减少对③的依赖是当前缓解温室效应的重要措施
【答案】(1)煤炭 (2)① 太阳能→内能 ② (3)植树造林(种草,合理即可) (4)AC
【详解】(1)小问详解:
根据图中信息可知,煤炭消耗量最大,故当时我国的能源消耗以煤炭为主;
(2)小问详解:
人们利用太阳能热水器加热水,其能量转化过程是将太阳能转化为内能;水电解生成氢气和氧气,反应物是水,生成物是氢气和氧气,反应条件为通电,所以反应的化学方程式为:;
(3)小问详解:
人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向:一是减少二氧化碳排放;二是增加二氧化碳消耗,植物光合作用可以将二氧化碳和水在光合叶绿素作用下生成葡萄糖和氧气,所以消耗二氧化碳的方法为:植树造林种草,合理即可;
(4)小问详解:
A、过程①代表呼吸作用产生二氧化碳,生产者植物的呼吸作用、消费者动物的呼吸作用、分解者的分解作用都能产生二氧化碳,故此选项正确;
B、过程除了生产者的光合作用途径,还包括微生物的化能合成作用,故此选项错误;
C、导致温室效应的主要原因是化石燃料的燃烧,所以人类减少对化石燃料的依赖,缓解温室效应的重要措施,故此选项正确。
故选。
2.国家能源集团为2023年9月在杭州举行的亚运会提供碳核算服务,制定减排方案,下列不利于实现“碳中和”的措施是( )
A. 植树造林,绿化环境 B. 大量燃烧化石燃料
C. 乘坐公共交通,低碳出行 D. 推进能源体系,清洁低碳发展
【答案】B
【详解】A.植树造林,绿化环境可以增大二氧化碳的吸收量,有利于实现“碳中和”,A不符合题意。
B.大量燃烧化石燃料会增大二氧化碳的排放,不利于实现“碳中和”,B符合题意。
C.乘坐公共交通,低碳出行可以减少化石能源的利用,减少二氧化碳的排放,有利于实现“碳中和”,C不符合题意。
D.推进能源体系,清洁低碳发展可以减少化石能源的利用,减少二氧化碳的排放,有利于实现“碳中和”,D不符合题意。
3.(24-25·浙江绍兴·月考)全世界每年产生有害废物达3亿~4亿吨,对环境造成危害,威胁着人类生存,所以科学家提出“绿色化学”的概念。下列不属于“绿色化学”研究内容的是( )
A. 研究开发对环境无污染的清洁能源
B. 研究开发可降解塑料
C. 研究如何利用化学原理从源头消除污染
D. 研究形状记忆合金的开发与应用
【答案】D
【详解】A、研究开发对环境无污染的清洁能源,能保护环境,属于“绿色化学”研究的内容,不符合题意;
B、可降解塑料的研究开发,能减少“白色污染”,属于“绿色化学”研究的内容,不符合题意;
C、利用化学原理从源头消除污染,能使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展,是“绿色化学”的主要研究内容之一,不符合题意;
D、形状记忆合金的开发和利用,属于化学研究的内容,但不是“绿色化学”研究的内容,符合题意。
故选D。
4.任何事物都具有两面性,我们要学会辩证地看问题。下列有关核能的说法正确的是 ( )
A. 无污染的太阳能是核聚变释放的能量,所以核聚变不会有污染
B. 用核裂变释放的能量来发电的核电站很安全,所以使用核能无任何风险
C. 核燃料裂变后的核废料是一种污染物
D. 核电站一般选址在沿海,是因为可以将核反应后的废弃物排入海里
【答案】C
【详解】A.太阳释放的能量主要来自太阳内部的核聚变,但太阳能在利用过程中污染小,不能据此推出核聚变过程不会产生任何污染,故A错误;
B.核电站利用可控核裂变释放的能量发电,但核能利用仍存在核辐射、核废料等方面的安全风险,不能说无任何风险,故B错误;
C.核燃料裂变后产生的核废料具有放射性,处理不当会污染环境,是一种污染物,故C正确;
D.核电站通常需要大量冷却水,因此常选址在水源充足的沿海地区,并不是为了把核反应后的废弃物排入海里,故D错误。
故选C。
5.(25-26·浙江·期中)某种氢能源车利用氢燃料电池(一种直接将化学能转为电能的发电装置)为电动机提供动力,其能量转化效率高达60~80%。燃料电池中的氢气,并不燃烧,空气和氢气在燃料电池中也并不直接接触,而是经过催化剂的作用,氢气分解成氢离子(质子)和电子,氢离子达到电池的阴极板;电子要经外部电路形成电流后,也到达电池的阴极板,之后再与氧气和氢离子重新结合为水。下列说法正确的是( )
A. 氢燃料电池中氢气和氧气反应生成水,不产生污染物
B. 氢气来源丰富且取之不尽用之不竭
C. 这种氢能源车的发动机和传统燃油车一样,都是内燃机
D. 传统燃油车能量转化过程与氢能源车相同
【答案】A
【详解】A.根据题目描述,氢燃料电池的工作原理是氢气和氧气在催化剂的作用下反应生成水,可知不会生成污染物,故A正确;
B.氢气虽然是宇宙中最丰富的元素,但在地球上,纯净的氢气(H2)并不直接存在,需要通过其他方式制备(如电解水、天然气重整等)。这些方法需要消耗能源或资源,因此氢气并非“取之不尽用之不竭”,故B错误;
C.传统燃油车的发动机是内燃机,通过燃烧汽油或柴油产生动力。而氢能源车的动力系统是氢燃料电池+电动机,燃料电池通过电化学反应直接发电驱动电动机,不是内燃机;题目明确说明“燃料电池是一种直接将化学能转为电能的发电装置”,因此发动机类型不同,故C错误;
D.传统燃油车的能量转化过程是:化学能(燃油)→热能(燃烧)→机械能(内燃机做功)。氢能源车的能量转化过程是:化学能(氢气)→电能(燃料电池)→机械能(电动机),两者的能量转化路径不同,故D错误。
故选A。
二、太阳能的开发与利用
6.阳光给我们送来了光和热,阳光是地球上万物生长之源,没有阳光,地球上也就没有生命。
(1)太阳的热是以 方式来到地球的。(选填“热传导”、“热辐射”或“热对流”)
(2)如图所示为某型号太阳能路灯:其顶层是太阳能电池板,下方是电子节能灯。太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为 能。
【答案】① 热辐射 ② 电
【详解】(1)[1]太阳以辐射形式不断释放能量,给地球带来光和热,光和热是太阳辐射能的主要形式,故太阳的热是以热辐射方式来到地球的。
(2)[2]太阳能电池板,消耗太阳能,产生电能,是将太阳能转化为电能。
7.(2026·浙江嘉兴·适应性)如图所示,一盏太阳能草坪节能灯,由太阳能电池板、蓄电池、“6V 1W”的节能灯等组成,太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中,供节能灯晚间照明。该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为,其光电转化效率(即发电效率)为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内,太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。请回答:
(1)草坪节能灯主要用于草坪景观照明,植物很难将这种光吸收用于光合作用。从生物进化的角度看,这是经过长期 的结果。
(2)白天太阳能电池板给蓄电池充电;夜间蓄电池给节能灯供电。充电过程的能量转化为:太阳能→电能→ 。
(3)为了满足一盏节能灯夜间正常发光10h,太阳能电池板白天至少光照几小时?(计算精确到0.1)
【答案】(1)自然选择 (2)化学能 (3)
【详解】(1)小问详解:
草坪节能灯主要用于草坪景观照明,植物很难将这种光吸收用于光合作用。从生物进化的角度看,这是经过长期自然选择的结果。
(2)小问详解:
白天太阳能电池板给蓄电池充电,通过电池板将太阳能转化为电能,再通过蓄电池将电能转化为化学能存储起来。
(3)小问详解:
节能灯正常发光10h消耗的电能
太阳能电池板接收太阳辐射的功率为
太阳能电池板的光电转化效率为20%,则太阳能电池板发电的功率为
为了满足节能灯夜间正常发光10h,太阳能电池板白天至少光照的时间为
8.(2026·浙江杭州余杭区·二模)为了探究光照强度对光合作用强度的影响,小科设计了瓶盖处密封的实验装置,如图所示,两装置的其他条件相同,盐水瓶内装满可使金鱼藻的生活环境保持较稳定的、适宜的浓度的某溶液。实验步骤:先分别读取甲、乙玻璃管液面显示的读数;同时打开两台灯,观察到玻璃管内液面上升;一段时间后同时关灯,再次分别读数。下列有关叙述中,正确的是( )
A. 实验过程中,电能全部转化成内能和化学能
B. 将盐水瓶放入清水中,能使温度基本恒定,是因为水的密度较大
C. 两次读数之差是该时间段内金鱼藻通过光合作用吸收的体积数
D. 通过一段时间后,甲装置玻璃管内的液面上升的高度比乙装置的小
【答案】D
【详解】A.台灯工作时,电能大部分转化为光能和内能,只有光能中的一部分被金鱼藻吸收用于光合作用,转化为化学能,因此电能并非全部转化为内能和化学能,故A错误;
B.将盐水瓶放入清水中,能使温度基本恒定,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质相比,吸收相同热量时温度升高得少,故B错误;
C.实验中金鱼藻光合作用产生氧气,氧气会使瓶内压强增大,将水压入玻璃管,因此两次读数之差反映的是光合作用释放氧气的体积,故C错误;
D.光照强度越强,光合作用速率越快,释放的氧气越多,液面上升越高。甲装置的台灯功率为 40W,乙装置为 100W,因此甲的光照强度弱于乙,光合作用速率慢,释放氧气少,液面上升高度更小,故D正确。
故选D。
9.2022年5月10日凌晨,搭载“天舟四号”货运飞船的长征七号遥五运载火箭,顺利进入预定轨道,开始追赶“天和”核心舱,最终成功对接。下列说法正确的是( )
A. 天舟四号的太阳能电池板将太阳能转化为机械能
B. 追赶过程中,以“天舟四号”为参照物,“天和”是运动的
C. 火箭加速上升过程中,惯性在变大
D. 对接成功后的运动过程中,受到平衡力的作用
【答案】B
【详解】A.“天舟四号”的太阳能电池板将太阳能转化为电能,故A错误;
B.追赶过程中,它们之间的距离在缩短,以“天舟四号”为参照物,“天和”与“天舟四号”之间的位置发生变化,所以“天和”是运动的,故B正确;
C.惯性的大小只与物体的质量有关,火箭加速上升过程中,惯性大小不变,故C错误;
D.对接成功后绕地球做曲线运动,受到非平衡力的作用,故D错误。
故选B。
三、其他能源的利用和开发
10.(24-25·浙江杭州·期中)2023年9月23日,第19届亚运会在中国杭州举行,杭州亚运会主打“绿色、智能、节俭、文明”的理念,各大场馆不仅提供高质量的运动体验,而且致力于推动创新科技的智能互动。
(1)奥体中心主体育馆采用绿色能源——太阳能光伏发电系统为场馆供电。一块单晶双面光伏组件,日均发电。若这些能量全部为功率为的场地拍摄车提供动力,则可以续航多少 小时。
(2)本次亚运会采用氢气作为火炬燃料,实现了“零碳排放”,请写出氢气燃烧的化学方程式 ,氢能源的优点是 (答出一点即可)。
(3)下列符合“绿色亚运”理念的是 (填序号)。
①场馆周围采用太阳能路灯照明
②在各场地使用电动汽车
③废布料制成的吉祥物公仔
④利用火力发电为各场馆供电
【答案】(1)2.2 (2)① ② 产物是水对环境无污染(合理即可) (3)①②③
【详解】(1)小问详解:
由可知,高铁运行的时间:;
(2)小问详解:
氢气燃烧生成水,反应的化学方程式为:,氢气作为理想燃料优点是本身无毒,热值高,产物是水对环境无污染;
(3)小问详解:
①场馆周围采用太阳能路灯照明,对环境友好,符合绿色发展的需要,故正确;
②在各场地使用电动汽车,对环境友好,符合绿色发展的需要,故正确;
③废布料制成的吉祥物公仔,对环境友好,符合绿色发展的需要,故正确;
④利用火力发电,效率第,会产生有害物质,污染环境,不符合绿色发展的需要,故错误;
故选①②③。
11.随着城市化进程的加快,环保、轻便、舒适的电动车越来越受到人们的青睐,试分析电动自行车所消耗的能源属于( )
A. 风能 B. 化石能源
C. 不可再生能源 D. 二次能源
【答案】D
【详解】A.电动车消耗电能,不是直接消耗风能,A不符合题意。
B.化石能源是煤、石油、天然气,电能不属于化石能源,B不符合题意。
C.不可再生能源是针对一次能源的分类,电能不归属该类别,C不符合题意。
D.电能由风能、水能、化石能等一次能源转化而来,属于二次能源,D符合题意。
12.氢能源是一种极其理想的新能源,其燃烧放出的热量大,且生成物不污染环境。但氢能源目前还不能广泛使用,关于其原因,下列说法错误的是( )
A. 制氢的资源很丰富,但制取成本很高
B. 缺乏高效、经济的制氢方法
C. 缺乏高效、价廉的贮氢材料
D. 氢气的化学性质很活泼,常温下就会爆炸
【答案】D
【详解】A.制取氢气一般要消耗大量电能,虽然水是制氢原料,但是制取成本居高不下,A正确。
B.目前还没有低成本大规模制取氢气的成熟方法,是限制氢能源推广的原因,B正确。
C.氢气密度很小,储存难度大,缺少物美价廉的储存材料,C正确。
D.氢气常温下性质稳定,不会自动爆炸;只有氢气与空气混合达到爆炸极限,遇明火才发生爆炸,D错误。
故选D。
13.“能源危机”和“环境污染”已成为当今世界发展的两大难题。我国已把资源的利用和开发作为经济建设和社会发展的战略重点。下列各资源的开发生产过程中,既利用了物质的化学能,又有利于解决上述两大难题的是( )
A. 采伐森林生产纸张和一次性木筷
B. 液氢作为汽车燃料的开发利用
C. 用焦炭和铁矿石冶炼钢铁
D. 开发风力发电
【答案】B
【详解】A.消耗森林资源,会破坏环境,加剧资源危机,A不符合题意。
B.氢气燃烧产物只有水,没有污染,属于新型清洁能源,既缓解能源危机,又减轻环境污染,B符合题意。
C.消耗化石能源,会产生废气,带来环境污染,C不符合题意。
D.利用风能,属于机械能,没有利用化学能,D不符合题意。
故选B。
四、能源利用与可持续发展
14.(23-24·浙江湖州·期中)每年的4月22日是世界地球日。我们将坚持用可持续发展的理念,在保护地球环境的同时创造出环保的公益价值、社会价值和经济价值。下列做法符合该理念的是( )
A. 为了节电晴天使用太阳能电池 B. 为了干净卫生使用一次性制品
C. 为了保值将电动车换成燃油车 D. 为了健康只穿纯天然纤维衣服
【答案】A
【详解】A、晴天使用太阳能电池能减少化石能源的使用,节约资源、减少污染,正确;
B、使用一次性制品会浪费资源、产生污染,错误;
C、将电动车换成燃油车会增加化石能源的使用,增加污染,错误;
D、天然纤维的产量是有限的,且天然纤维弹性小、耐磨性差,若同时与弹性好、耐磨性强的合成纤维使用,会提高人类的生活质量,错误。
故选A。
15.(24-25·浙江杭州·月考)干热岩是一种地热能源,是指存在于地壳深处的无水岩体,其温度一般在200℃以上。全球陆区干热岩资源量是全球石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍,我国干热岩资源占世界资源量的左右。如图为利用其发电的原理图,请回答下列问题。
(1)由图可知利用干热岩发电,主要涉及的能量转化有:内能→ →电能。
(2)干热岩是未来大力发展新能源之一,与火力发电相比,该能源的优点是: 。
【答案】(1)机械能 (2)清洁环保,无污染等(合理即可)
【详解】(1)小问详解:
从图中可知,干热岩提供的高温蒸汽推动涡轮机转动(将热的内能转化为机械能),然后带动发电机发电(机械能转化为电能),故主要涉及的能量转化有:内能→机械能→电能;
(2)小问详解:
干热岩是地热资源,与火力发电相比,它无需消耗煤、石油等化石燃料,在发电过程中几乎不排放污染物或温室气体,因此更清洁环保。
16.(25-26·浙江金华金东区·期末)当前我国正以“系统施治”推动生态保护,浙江更持续深化“五水共治”,探索湿地保护与绿色发展协同路径。下列做法符合上述政策的是( )
A. 鼓励多开私家车,促经济发展
B. 大力开发新能源,减少碳排放
C. 大量使用化肥,提高粮食产量
D. 焚烧处理垃圾,减少垃圾堆放
【答案】B
【详解】A.汽车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物等多种污染物,会污染空气,加剧大气污染,不符合生态保护政策,A错误。
B.大力开发新能源,可减少对传统化石能源的依赖,降低二氧化碳等温室气体排放,有利于缓解全球气候变暖,也符合绿色发展理念,有助于生态保护和“五水共治”相关政策要求,B正确。
C.大量使用化肥不符合要求。大量使用化肥会导致土壤板结、肥力下降,还可能使化肥随雨水流入水体,造成水体富营养化,污染水资源,不利于“五水共治”和生态保护,C错误。
D.焚烧处理垃圾会产生二噁英等有毒有害气体,污染大气环境,同时也可能产生一些固体废弃物残留,污染土壤等,不符合生态保护政策,D错误。
17.(23-24·浙江杭州)据报道,杭州亚运会火炬“薪火”是以生物质燃气为燃料。生物质燃气是以农作物秸秆、禽畜粪便等含有生物质体的物质为原料,在一定条件下制成含有氢气、一氧化碳、甲烷等的生物质燃气。其中的一个反应是水蒸气和碳在高温条件产生一氧化碳和氢气。下列有关叙述中,正确的是( )
A. 生物质燃气中只有无机物 B. 产生一氧化碳的反应中,碳具有还原性
C. 生物质燃气中的物质都是化合物 D. 生物质燃气燃烧是吸热反应
【答案】B
【详解】A、生物质燃气中的氢气属于单质,一氧化碳属于无机物,故A说法错误;
B、水蒸气和碳在高温条件产生一氧化碳和氢气,在该反应中,碳夺取了水中的氧元素,体现了碳的还原性,故B说法正确;
C、生物质燃气中的氢气属于单质,故C说法错误;
D、燃烧都放热,因此生物质燃气的燃烧是放热反应,故D说法错误。
故选B。
18.衢州有礼,低碳有我。下列生活方式不符合低碳生活理念的是( )
A. 节约用水
B. 绿色出行
C. 按需点餐
D. 不关空调
【答案】D
【详解】A、节约用水,可以节约资源,符合“低碳生活”理念,不符合题意;
B、绿色出行,可以减少化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,符合“低碳生活”理念,不符合题意;
C、按需点餐,可以节约资源,符合“低碳生活”理念,不符合题意;
D、不关空调,会造成能源的浪费,不符合“低碳生活”理念,符合题意。
故选D。
【B 能力提升题】
19.(25-26·浙江宁波江北区·期末)汽车是现在社会生活中最重要的交通工具之一,回答下列问题。
(1)汽车烤漆工艺既助力汽车美观,更能防止车身生锈。其防锈原理是 。
(2)近几年,我国新能源电车走进千家万户,新能源电车与传统燃油车相比,优点有 (写出一点即可)。
(3)某新能源汽车以氢气为燃料,已知使用1 kg氢气平均可行驶100 km。若通过电解54 kg水产生氢气,理论上可供这辆汽车行驶多少km? (写出计算过程)。
【答案】(1)隔绝氧气 (2)减少尾气排放 (3)水通电分解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为
根据水与氢气的质量关系,有解得
每1kg氢气平均可行驶100km,所以理论上可行驶的路程为
【详解】(1)小问详解:
汽车烤漆后,车身金属表面形成保护层,可隔绝空气中的氧气和水,从而阻止铁与氧气、水接触,达到防止车身生锈的目的。
(2)小问详解:
新能源电车在行驶过程中可减少传统燃油车燃烧燃料产生的尾气污染物排放,因此具有减少尾气排放、降低环境污染等优点。
(3)小问详解:
水通电分解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为
根据水与氢气的质量关系,有解得
每1kg氢气平均可行驶100km,所以理论上可行驶的路程为
20.(25-26·浙江温州·期末)如图甲是2025年全运会的火炬,其燃料为丙烷。
(1)属于有机物,是因为其组成中含有 元素。
(2)小明用如图乙装置证明的燃烧产物中含有,则对应的实验现象是 。
(3)现代大型运动会的火炬燃料经历了一系列变迁,其时间及燃料特性如图所示。
据此推测丙烷被广泛用作现代奥运会、亚运会火炬燃料的原因: 。(写一点)
【答案】(1)碳 (2)烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊 (3)燃烧后的气体无毒(合理即可)
【详解】(1)小问详解:
有机物通常含有碳元素,丙烷(C3H8)含有碳元素,因此属于有机物;
(2)小问详解:
丙烷燃烧若生成二氧化碳,二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,使石灰水变浑浊;
(3)小问详解:
丙烷被广泛用作火炬燃料的原因可能是燃烧产物主要为二氧化碳和水,燃烧后的物质无毒等。
21.(2025·浙江宁波蛟川书院学年第二学期模拟试卷初三科学试卷(一模·一模)以太阳能为热源分解,经热化学铁氧化合物循环分解水制氢气的过程如图所示,下列叙述正确的是( )
①过程Ⅰ中能量转化形式是太阳能转化为化学能
②过程Ⅱ的化学方程式为:
③该过程总反应为:
④铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点
A. ②③ B. ①②③ C. ②③④ D. ①②③④
【答案】D
【详解】①过程Ⅰ中四氧化三铁分解反应生成氧化亚铁和氧气,能量转化形式是太阳能转化为化学能,故说法正确;
②过程Ⅱ是氧化亚铁和水在一定条件下生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为:,故说法正确;
③过程Ⅰ中四氧化三铁分解反应生成氧化亚铁和氧气,过程Ⅱ是氧化亚铁和水在一定条件下生成四氧化三铁和氢气,整个反应可看做水在太阳能作用下分解为氢气和氧气,该过程总反应为:,故说法正确;
④铁氧化合物循环制H2,四氧化三铁循环往复,整个反应可看做水在太阳能作用下分解为氢气和氧气,且氢气和氧气在不同阶段生成,其具有节约能源、产物易分离等优点,故说法正确;
故①②③④说法均正确。
故选D。
22.(25-26·浙江绍兴诸暨·期末)近年来,我国氢能产业发展迅速。下图为氢能的制备、储存、运输、使用的过程。
(1)制氢方式多样,目前科学家发现铝镓合金与水反应也能生成氢气,化学方程式为 该反应属于基本反应类型中的 反应。
(2)氢气在氢能源汽车的内燃机中燃烧时产生动力的冲程是 。(选填“图1”或“图2”)
(3)使用氢能有很多优点,如氢气的热值较高、零排放等。但目前氢能源汽车在我国并未普及。请结合从制氢到用氢的过程,列举限制氢能源汽车发展的可能原因。 (列举一个)
【答案】(1)置换 (2)图2 (3)电解水需消耗大量电能;高压储氢罐或运氢车对材料抗压性要求较高;氢气易燃易爆加氢站建设要求较高。
【详解】(1)小问详解:
该反应是一种单质(Al)和一种化合物(H2O)反应,生成另一种单质(H2)和另一种化合物(Al2O3),其基本反应类型属于置换反应。
(2)小问详解:
图1是气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程;图2是气门都关闭,火花塞点火,氢气燃烧,活塞向下运动,是做功冲程,此过程中燃料燃烧释放能量,产生动力, 所以选图2。
(3)小问详解:
限制氢能汽车发展的原因有:电解水需消耗大量电能;高压储氢罐或运氢车对材料抗压性要求较高;氢气易燃易爆加氢站建设要求较高(理由合理即可)。
【C 拓展培优题】
23.(2022·浙江丽水·中考真题)萤石是我市的优势矿产资源,也是我国“战略性矿物”。为探讨萤石的形成、开采,浮选等跨学科问题,兴趣小组对某萤石矿区开展项目化研究。
[萤石形成]岩浆冷却过程中从岩浆分离出含氟离子的气水热液,在热液沿裂隙上升时,氟离子与周围岩石中的钙离子结合成氟化钙冷却结晶后形成矿物晶体颗粒即萤石,它通常存在于花岗岩等岩石内。
(1)萤石矿属于 (填“岩浆岩”、“沉积岩”或“变质岩")。
[萤石开采]萤石开采过程中,通常用乳化炸药装入凿好的岩壁小孔,将岩石炸成碎块,再将岩石碎块装入车厢运出矿洞。
(2)乳化炸药将岩石炸成碎块的过程中,化学能转化成 。
[萤石浮选]蛋石矿开采后,将矿石破碎,研磨成矿粉,加水调成矿浆,往矿浆中添加捕收剂等药剂进行浮选,使目标矿粉粘附在泡沫上浮至水面,得到纯度较高的精矿。
(3)如图是pH值、捕收剂种类对浮选回收率影响的图像。为获得高浮选回收率,浮选时的最佳条件是 。
[纯度测定]萤石的主要成分为氟化钙(CaF2)。
已知:CaF2+H2SO4(浓)==CaSO4+2HF↑
(4)为测定精矿样品中氟化钙的含量,该小组称取10g样品和浓硫酸充分反应,生成的气体全部被碱性溶液吸收,测得碱性溶液增重4.4g,计算样品中氟化钙的质量分数。
[项目评估]萤石是我市优势矿产资源,但对萤石开采项目一直有不同观点。
(5)请选出你认同的一种观点 (填字母)。
A.我市应该立足资源优势,大力发展萤石开采项目
B.在勘探技术和环境监测到位的情况下,可以发展萤石开采项目
C.萤石开采项目会引发地表沉陷,诱发地质灾害,应禁止萤石开采项目
【答案】① 岩浆岩 ② 机械能 ③ 选择捕收剂A及pH为8.5左右 ④ 解:设样品中氟化钙的质量为x
=
x=8.58g
精矿样品中氟化钙的质量分数=×100%=85.8%
答:精矿样品中氟化钙的质量分数为85.8%。 ⑤ B
【详解】(1)岩浆冷却过程中从岩浆分离出含氟离子的气水热液,在热液沿裂隙上升时,氟离子与周围岩石中的钙离子结合成氟化钙冷却结晶后形成矿物晶体颗粒即萤石,则萤石矿属于岩浆岩,故填岩浆岩。
(2)乳化炸药将岩石炸成碎块的过程中,化学能转化成机械能,故填机械能。
(3)由图可知,当选择捕收剂A及溶液的pH为8.5左右时,浮选回收率最高,所以为获得高浮选回收率,浮选时的最佳条件是选择捕收剂A及pH为8.5左右,故填选择捕收剂A及pH为8.5左右。
(4)见答案
(5)A 为避免环境污染及资源浪费,应合理发展萤石开采项目,选项错误;
B 在勘探技术和环境监测到位的情况下,可以发展萤石开采项目,选项正确;
C 萤石开采项目会引发地表沉陷,诱发地质灾害,应合理开发萤石开采项目,选项错误,故填B。
24.(2022·浙江衢州·中考真题)某学习小组开展“太阳能电池性能”的探究。查阅资料得知:太阳能电池的电压和短路电流是衡量其性能的重要参数(太阳能电池短路时电流较小,不会损坏)。该小组对“影响太阳能电池短路电流大小的因素”进行探究。
[提出猜想]
太阳能电池的短路电流可能与光照面积、光照角度和光照强度有关。
[实验过程]
①按甲图连接好电路,用光源照射太阳能电池(图乙)。
②控制光照强度相等,使光线垂直照射太阳能电池,测量不同光照面积时的短路电流,记录数据。
③控制光照强度和光照面积相等,改变光线与电池的夹角,测量不同光照角度时的短路电流,记录数据。
④利用测得的数据绘制曲线图。
资料补充:太阳能电池的电压与光照面积、光照角度和光照强度基本无关,视作不变。
(1)分析上述数据可得出:在光照强度和光照角度等相同时,光照面积越大,太阳能电池的短路电流越 。
(2)若想探究光照强度是否会影响太阳能电池的短路电流,该如何改变光照强度? (答一种即可)。
(3)反思交流:太阳能电池的电压和短路电流为什么是衡量太阳能电池性能的重要参数? 从能量转化快慢的角度,结合探究结果和资料进行说明: 。
【答案】① 大 ② 改变光源的功率或改变光源到太阳能电池的距离 ③ 由探究结果可知,光照强度不变时,光照面积和光照角度越大,太阳能电池的短路电流越大。根据P=UI,太阳能电池电压保持不变时,短路电流越大,太阳能电池功率越大,光能转化为电能的速度就越快,太阳能电池的性能就越好。
【详解】(1)[1]分析上述数据知道:在光照强度和光照角度等相同时,光照面积越大,太阳能电池的短路电流越大。
(2)[2]若想探究光照强度是否会影响太阳能电池的短路电流,改变光照强度的方法:改变光源的功率或改变光源到太阳能电池的距离。
(3)[3]太阳能电池的电压和短路电流是衡量太阳能电池性能的重要参数,理由是:由探究结果可知,光照强度不变时,光照面积和光照角度越大,太阳能电池的短路电流越大。根据P=UI知道,太阳能电池电压保持不变时,短路电流越大,太阳能电池功率越大,光能转化为电能的速度就越快,太阳能电池的性能就越好。
25.(2026·浙江·中考真题)石油与煤炭的开采会加剧气候危机。为应对当前环境形势,应大力开发( )
A. 石油、天然气、太阳能
B. 天然气、煤炭、核能
C. 太阳能、潮汐能、核能
D. 煤炭、氢能、太阳能
【答案】C
【详解】石油、天然气、煤炭均为化石能源,开采与使用会加剧环境污染;氢能、太阳能、潮汐能属于清洁能源,利用过程不产生污染;核能运行阶段不产生温室气体等常规污染物。故应开发氢能、太阳能、潮汐能、核能等,故选C。
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5.2 能源的利用与开发(分层作业)
目录
【A 基础达标题】
一、全球的能源概况
二、太阳能的开发与利用
三、其他能源的利用和开发
四、能源利用与可持续发展
【B 能力提升题】
【C 拓展培优题】
【A 基础达标题】
一、全球的能源概况
1.实现“碳达峰和碳中和”,一是要调整能源结构,二是碳减排要与自然碳汇方案并举。
(1)图甲是2008年我国能源消耗结构图。据图可知,当时我国的能源消耗以 为主。
(2)随着社会的发展,新能源不断被开发利用。例如,人们利用太阳能热水器加热水,其能量转化过程是 。液态氢是导弹、火箭和宇宙飞船的最佳燃料,地球上有丰富的水,人们可以通过分解水来获得氢气,请写出水电解生成氢气的化学方程式 。
(3)人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向:一是减少二氧化碳排放,二是增加二氧化碳消耗。请写出一条我们能做到的帮助消耗二氧化碳的方法 。
(4)根据下图乙所示的碳循环部分过程,有关分析正确的是______。
A. 生态系统中,参与①过程的生物成分包括生产者、消费者、分解者
B. 在生态系统碳循环过程中,②的主要途径是绿色植物的呼吸作用
C. 人类减少对③的依赖是当前缓解温室效应的重要措施
2.国家能源集团为2023年9月在杭州举行的亚运会提供碳核算服务,制定减排方案,下列不利于实现“碳中和”的措施是( )
A. 植树造林,绿化环境 B. 大量燃烧化石燃料
C. 乘坐公共交通,低碳出行 D. 推进能源体系,清洁低碳发展
3.(24-25·浙江绍兴·月考)全世界每年产生有害废物达3亿~4亿吨,对环境造成危害,威胁着人类生存,所以科学家提出“绿色化学”的概念。下列不属于“绿色化学”研究内容的是( )
A. 研究开发对环境无污染的清洁能源
B. 研究开发可降解塑料
C. 研究如何利用化学原理从源头消除污染
D. 研究形状记忆合金的开发与应用
4.任何事物都具有两面性,我们要学会辩证地看问题。下列有关核能的说法正确的是 ( )
A. 无污染的太阳能是核聚变释放的能量,所以核聚变不会有污染
B. 用核裂变释放的能量来发电的核电站很安全,所以使用核能无任何风险
C. 核燃料裂变后的核废料是一种污染物
D. 核电站一般选址在沿海,是因为可以将核反应后的废弃物排入海里
5.(25-26·浙江·期中)某种氢能源车利用氢燃料电池(一种直接将化学能转为电能的发电装置)为电动机提供动力,其能量转化效率高达60~80%。燃料电池中的氢气,并不燃烧,空气和氢气在燃料电池中也并不直接接触,而是经过催化剂的作用,氢气分解成氢离子(质子)和电子,氢离子达到电池的阴极板;电子要经外部电路形成电流后,也到达电池的阴极板,之后再与氧气和氢离子重新结合为水。下列说法正确的是( )
A. 氢燃料电池中氢气和氧气反应生成水,不产生污染物
B. 氢气来源丰富且取之不尽用之不竭
C. 这种氢能源车的发动机和传统燃油车一样,都是内燃机
D. 传统燃油车能量转化过程与氢能源车相同
二、太阳能的开发与利用
6.阳光给我们送来了光和热,阳光是地球上万物生长之源,没有阳光,地球上也就没有生命。
(1)太阳的热是以 方式来到地球的。(选填“热传导”、“热辐射”或“热对流”)
(2)如图所示为某型号太阳能路灯:其顶层是太阳能电池板,下方是电子节能灯。太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为 能。
7.(2026·浙江嘉兴·适应性)如图所示,一盏太阳能草坪节能灯,由太阳能电池板、蓄电池、“6V 1W”的节能灯等组成,太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中,供节能灯晚间照明。该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为,其光电转化效率(即发电效率)为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内,太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。请回答:
(1)草坪节能灯主要用于草坪景观照明,植物很难将这种光吸收用于光合作用。从生物进化的角度看,这是经过长期 的结果。
(2)白天太阳能电池板给蓄电池充电;夜间蓄电池给节能灯供电。充电过程的能量转化为:太阳能→电能→ 。
(3)为了满足一盏节能灯夜间正常发光10h,太阳能电池板白天至少光照几小时?(计算精确到0.1)
8.(2026·浙江杭州余杭区·二模)为了探究光照强度对光合作用强度的影响,小科设计了瓶盖处密封的实验装置,如图所示,两装置的其他条件相同,盐水瓶内装满可使金鱼藻的生活环境保持较稳定的、适宜的浓度的某溶液。实验步骤:先分别读取甲、乙玻璃管液面显示的读数;同时打开两台灯,观察到玻璃管内液面上升;一段时间后同时关灯,再次分别读数。下列有关叙述中,正确的是( )
A. 实验过程中,电能全部转化成内能和化学能
B. 将盐水瓶放入清水中,能使温度基本恒定,是因为水的密度较大
C. 两次读数之差是该时间段内金鱼藻通过光合作用吸收的体积数
D. 通过一段时间后,甲装置玻璃管内的液面上升的高度比乙装置的小
9.2022年5月10日凌晨,搭载“天舟四号”货运飞船的长征七号遥五运载火箭,顺利进入预定轨道,开始追赶“天和”核心舱,最终成功对接。下列说法正确的是( )
A. 天舟四号的太阳能电池板将太阳能转化为机械能
B. 追赶过程中,以“天舟四号”为参照物,“天和”是运动的
C. 火箭加速上升过程中,惯性在变大
D. 对接成功后的运动过程中,受到平衡力的作用
三、其他能源的利用和开发
10.(24-25·浙江杭州·期中)2023年9月23日,第19届亚运会在中国杭州举行,杭州亚运会主打“绿色、智能、节俭、文明”的理念,各大场馆不仅提供高质量的运动体验,而且致力于推动创新科技的智能互动。
(1)奥体中心主体育馆采用绿色能源——太阳能光伏发电系统为场馆供电。一块单晶双面光伏组件,日均发电。若这些能量全部为功率为的场地拍摄车提供动力,则可以续航多少 小时。
(2)本次亚运会采用氢气作为火炬燃料,实现了“零碳排放”,请写出氢气燃烧的化学方程式 ,氢能源的优点是 (答出一点即可)。
(3)下列符合“绿色亚运”理念的是 (填序号)。
①场馆周围采用太阳能路灯照明
②在各场地使用电动汽车
③废布料制成的吉祥物公仔
④利用火力发电为各场馆供电
11.随着城市化进程的加快,环保、轻便、舒适的电动车越来越受到人们的青睐,试分析电动自行车所消耗的能源属于( )
A. 风能 B. 化石能源
C. 不可再生能源 D. 二次能源
12.氢能源是一种极其理想的新能源,其燃烧放出的热量大,且生成物不污染环境。但氢能源目前还不能广泛使用,关于其原因,下列说法错误的是( )
A. 制氢的资源很丰富,但制取成本很高
B. 缺乏高效、经济的制氢方法
C. 缺乏高效、价廉的贮氢材料
D. 氢气的化学性质很活泼,常温下就会爆炸
13.“能源危机”和“环境污染”已成为当今世界发展的两大难题。我国已把资源的利用和开发作为经济建设和社会发展的战略重点。下列各资源的开发生产过程中,既利用了物质的化学能,又有利于解决上述两大难题的是( )
A. 采伐森林生产纸张和一次性木筷
B. 液氢作为汽车燃料的开发利用
C. 用焦炭和铁矿石冶炼钢铁
D. 开发风力发电
四、能源利用与可持续发展
14.(23-24·浙江湖州·期中)每年的4月22日是世界地球日。我们将坚持用可持续发展的理念,在保护地球环境的同时创造出环保的公益价值、社会价值和经济价值。下列做法符合该理念的是( )
A. 为了节电晴天使用太阳能电池 B. 为了干净卫生使用一次性制品
C. 为了保值将电动车换成燃油车 D. 为了健康只穿纯天然纤维衣服
15.(24-25·浙江杭州·月考)干热岩是一种地热能源,是指存在于地壳深处的无水岩体,其温度一般在200℃以上。全球陆区干热岩资源量是全球石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍,我国干热岩资源占世界资源量的左右。如图为利用其发电的原理图,请回答下列问题。
(1)由图可知利用干热岩发电,主要涉及的能量转化有:内能→ →电能。
(2)干热岩是未来大力发展新能源之一,与火力发电相比,该能源的优点是: 。
16.(25-26·浙江金华金东区·期末)当前我国正以“系统施治”推动生态保护,浙江更持续深化“五水共治”,探索湿地保护与绿色发展协同路径。下列做法符合上述政策的是( )
A. 鼓励多开私家车,促经济发展
B. 大力开发新能源,减少碳排放
C. 大量使用化肥,提高粮食产量
D. 焚烧处理垃圾,减少垃圾堆放
17.(23-24·浙江杭州)据报道,杭州亚运会火炬“薪火”是以生物质燃气为燃料。生物质燃气是以农作物秸秆、禽畜粪便等含有生物质体的物质为原料,在一定条件下制成含有氢气、一氧化碳、甲烷等的生物质燃气。其中的一个反应是水蒸气和碳在高温条件产生一氧化碳和氢气。下列有关叙述中,正确的是( )
A. 生物质燃气中只有无机物 B. 产生一氧化碳的反应中,碳具有还原性
C. 生物质燃气中的物质都是化合物 D. 生物质燃气燃烧是吸热反应
18.衢州有礼,低碳有我。下列生活方式不符合低碳生活理念的是( )
A. 节约用水
B. 绿色出行
C. 按需点餐
D. 不关空调
【B 能力提升题】
19.(25-26·浙江宁波江北区·期末)汽车是现在社会生活中最重要的交通工具之一,回答下列问题。
(1)汽车烤漆工艺既助力汽车美观,更能防止车身生锈。其防锈原理是 。
(2)近几年,我国新能源电车走进千家万户,新能源电车与传统燃油车相比,优点有 (写出一点即可)。
(3)某新能源汽车以氢气为燃料,已知使用1 kg氢气平均可行驶100 km。若通过电解54 kg水产生氢气,理论上可供这辆汽车行驶多少km? (写出计算过程)。
20.(25-26·浙江温州·期末)如图甲是2025年全运会的火炬,其燃料为丙烷。
(1)属于有机物,是因为其组成中含有 元素。
(2)小明用如图乙装置证明的燃烧产物中含有,则对应的实验现象是 。
(3)现代大型运动会的火炬燃料经历了一系列变迁,其时间及燃料特性如图所示。
据此推测丙烷被广泛用作现代奥运会、亚运会火炬燃料的原因: 。(写一点)
21.(2025·浙江宁波蛟川书院学年第二学期模拟试卷初三科学试卷(一模·一模)以太阳能为热源分解,经热化学铁氧化合物循环分解水制氢气的过程如图所示,下列叙述正确的是( )
①过程Ⅰ中能量转化形式是太阳能转化为化学能
②过程Ⅱ的化学方程式为:
③该过程总反应为:
④铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点
A. ②③ B. ①②③ C. ②③④ D. ①②③④
22.(25-26·浙江绍兴诸暨·期末)近年来,我国氢能产业发展迅速。下图为氢能的制备、储存、运输、使用的过程。
(1)制氢方式多样,目前科学家发现铝镓合金与水反应也能生成氢气,化学方程式为 该反应属于基本反应类型中的 反应。
(2)氢气在氢能源汽车的内燃机中燃烧时产生动力的冲程是 。(选填“图1”或“图2”)
(3)使用氢能有很多优点,如氢气的热值较高、零排放等。但目前氢能源汽车在我国并未普及。请结合从制氢到用氢的过程,列举限制氢能源汽车发展的可能原因。 (列举一个)
【C 拓展培优题】
23.(2022·浙江丽水·中考真题)萤石是我市的优势矿产资源,也是我国“战略性矿物”。为探讨萤石的形成、开采,浮选等跨学科问题,兴趣小组对某萤石矿区开展项目化研究。
[萤石形成]岩浆冷却过程中从岩浆分离出含氟离子的气水热液,在热液沿裂隙上升时,氟离子与周围岩石中的钙离子结合成氟化钙冷却结晶后形成矿物晶体颗粒即萤石,它通常存在于花岗岩等岩石内。
(1)萤石矿属于 (填“岩浆岩”、“沉积岩”或“变质岩")。
[萤石开采]萤石开采过程中,通常用乳化炸药装入凿好的岩壁小孔,将岩石炸成碎块,再将岩石碎块装入车厢运出矿洞。
(2)乳化炸药将岩石炸成碎块的过程中,化学能转化成 。
[萤石浮选]蛋石矿开采后,将矿石破碎,研磨成矿粉,加水调成矿浆,往矿浆中添加捕收剂等药剂进行浮选,使目标矿粉粘附在泡沫上浮至水面,得到纯度较高的精矿。
(3)如图是pH值、捕收剂种类对浮选回收率影响的图像。为获得高浮选回收率,浮选时的最佳条件是 。
[纯度测定]萤石的主要成分为氟化钙(CaF2)。
已知:CaF2+H2SO4(浓)==CaSO4+2HF↑
(4)为测定精矿样品中氟化钙的含量,该小组称取10g样品和浓硫酸充分反应,生成的气体全部被碱性溶液吸收,测得碱性溶液增重4.4g,计算样品中氟化钙的质量分数。
[项目评估]萤石是我市优势矿产资源,但对萤石开采项目一直有不同观点。
(5)请选出你认同的一种观点 (填字母)。
A.我市应该立足资源优势,大力发展萤石开采项目
B.在勘探技术和环境监测到位的情况下,可以发展萤石开采项目
C.萤石开采项目会引发地表沉陷,诱发地质灾害,应禁止萤石开采项目
24.(2022·浙江衢州·中考真题)某学习小组开展“太阳能电池性能”的探究。查阅资料得知:太阳能电池的电压和短路电流是衡量其性能的重要参数(太阳能电池短路时电流较小,不会损坏)。该小组对“影响太阳能电池短路电流大小的因素”进行探究。
[提出猜想]
太阳能电池的短路电流可能与光照面积、光照角度和光照强度有关。
[实验过程]
①按甲图连接好电路,用光源照射太阳能电池(图乙)。
②控制光照强度相等,使光线垂直照射太阳能电池,测量不同光照面积时的短路电流,记录数据。
③控制光照强度和光照面积相等,改变光线与电池的夹角,测量不同光照角度时的短路电流,记录数据。
④利用测得的数据绘制曲线图。
资料补充:太阳能电池的电压与光照面积、光照角度和光照强度基本无关,视作不变。
(1)分析上述数据可得出:在光照强度和光照角度等相同时,光照面积越大,太阳能电池的短路电流越 。
(2)若想探究光照强度是否会影响太阳能电池的短路电流,该如何改变光照强度? (答一种即可)。
(3)反思交流:太阳能电池的电压和短路电流为什么是衡量太阳能电池性能的重要参数? 从能量转化快慢的角度,结合探究结果和资料进行说明: 。
25.(2026·浙江·中考真题)石油与煤炭的开采会加剧气候危机。为应对当前环境形势,应大力开发( )
A. 石油、天然气、太阳能
B. 天然气、煤炭、核能
C. 太阳能、潮汐能、核能
D. 煤炭、氢能、太阳能
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