当前，世界各国所需的能源大多数都来自于煤、石油和天然气。这些矿物燃料，历经几百万年才能演变而成，但很可能在几百年内就被人类耗尽，同时，矿物燃料的利用带来的污染问题越来越严重。因此，研究和开发清洁而又用之不竭的新能源是能源科学重要而又迫切的任务。太阳能、生物质能、氢能等可再生能源在新能源的结构中占据重要的位置。

　 【重点难点】

　　重点：
　　1、了解太阳能、生物质能和氢能利用的现状，认识化学反应在太阳能、生物质能和氢能的开发、利用中的作用，了解开发利用太阳能的广阔前景。
　　2、了解开发利用高效、洁净能源的重要性和紧迫性。 　　
　　难点：
　　1、大自然是如何通过植物的光合作用来利用太阳能？
　　2、为什么说氢能是理想的“绿色能源”？开发利用氢能所面临的困难。

    【知识讲解】

　　分析思考：下表是20世纪末统计的非洲、美洲、欧洲和中东地区已经探明的石油蕴藏量和年平均耗油量，依据该资料，估计世界各地区蕴藏的石油可以供各地区使用多少年(不计进出口量)。从估计结果你想了什么？
　　
　　结论：世界各地区蕴藏的石油可以供各地区使用的年限：非洲43年、美洲22.5年、欧洲25.7年、中东100年。通过上述分析可知：化石燃料是不可再生的能源，人类正面临着严重的能源危机。
　　科学家对全球化石燃料何时会被耗尽作了估计，其预测结果是—煤227年，石油40年，天然气61年。
　　为了解决全球的能源危机和燃烧化石燃料带来的环境污染问题，世界各国都在致力于开发和利用太阳能、生物质能、氢能等洁净高效新能源，而太阳能是最诱人的。

　　一、太阳能的利用
　　地球上最根本的能源是太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10¹⁹kJ，相当于目前全世界能耗的1.3万倍，可谓“取之不尽，用之不竭”，因此太阳能的利用前景非常诱人。

　　1、太阳能的转化：
　　能源(energy resources)是人类生活和社会发展的基础。地球上最基本的能源是太阳能(solar energy)。太阳能以光波的形式传送到地面，绿色植物通过光合作用(photosynthesis)吸收太阳能，动物食用植物体内的淀粉、纤维素和蛋白质间接利用太阳能。化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能，这些被吸收的太阳能通过各种形式的化学反应转化为化学能，物质中的化学能又可以通过各种形式的化学反应转化为热能、光能或电能释放出来。

    2、植物的光合作用—大自然利用太阳能最成功的途径。
　　⑴光能转化为化学能。在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。
　　6H₂O＋6CO₂C₆H₁₂O₆＋6O₂
　　⑵化学能转化为热能。在动物体内，淀粉、纤维素在酶的作用下，水解生成葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，又释放出能量。
　　(C₆H₁₀O₅)＋nH₂OnC₆H₁₂O₆
　　C₆H₁₂O₆(s)＋6O₂(g)→6H₂O(l)＋6CO₂(g) 　　ΔH＝－2804kJ·mol^-1
　　科学家估计，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10倍左右。
　　大自然通过光合作用利用太阳能是如此的成功和美妙。那么，人类通过什么方式开发和利用太阳能？

　　3、人类利用太阳能的途径和方法
　　人类对太阳能的收集和利用主要有三种方式：光—化学转换、光—热转换和光—电转换。其中，光—化学转换就是将太阳能直接转换成化学能；光—热转换则是通过集热器进行的，集热器的一个非常实用的例子就是太阳能热水器，目前太阳能热水器已经商品化，进入了千家万户，为人们提供生活用热水或用于取暖；光—电转换是利用光电效应将太阳能直接转换成电能，即太阳能电池。
　　⑴光—热转换
　　这是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等。
　　⑵光—电转换
　　太阳能的大规模利用主要是用于发电，发电方式有两种：一种是光－热－电转换方式，另一种是光－电转换方式。

    　⑶光—化学能转换
　　20世纪90年代，我国一些农村地区，把十水硫酸钠晶体和其他物质装在密闭包装袋里，白天放在阳光下暴晒，当温度达到25℃时，硫酸钠水合晶体失水，溶解吸热。夜里气温下降，袋里的硫酸钠溶液结晶，重新析出水合晶体，释放热量，用于取暖。这是利用太阳能的一种简易方法。
　　利用太阳辐射能和催化剂可以使水分解(光解水)制得氢气，这是一种很有前途的光—化学能转换方式。

　5、开发、利用太阳能的重大意义：
　　⑴化石燃料是不可再生的能源，人类正面临着严重的能源危机，开发利用太阳能有助于解决人类面临的能源危机。
　　⑵地球上最根本的能源是太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10¹⁹kJ，相当于目前全世界能耗的13000倍。
　　⑶太阳能是洁净能源，不污染环境。
　　⑷人类开发和利用太阳能已经取得初步而又可喜的成果，改善了人们的生活质量(如太阳能热水器、太阳能电池等)。

　　5、开发、利用太阳能的重大意义：
　　⑴化石燃料是不可再生的能源，人类正面临着严重的能源危机，开发利用太阳能有助于解决人类面临的能源危机。
　　⑵地球上最根本的能源是太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10¹⁹kJ，相当于目前全世界能耗的13000倍。
　　⑶太阳能是洁净能源，不污染环境。
　　⑷人类开发和利用太阳能已经取得初步而又可喜的成果，改善了人们的生活质量(如太阳能热水器、太阳能电池等)。

    5、开发、利用太阳能的重大意义：
　　⑴化石燃料是不可再生的能源，人类正面临着严重的能源危机，开发利用太阳能有助于解决人类面临的能源危机。
　　⑵地球上最根本的能源是太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10¹⁹kJ，相当于目前全世界能耗的13000倍。
　　⑶太阳能是洁净能源，不污染环境。
　　⑷人类开发和利用太阳能已经取得初步而又可喜的成果，改善了人们的生活质量(如太阳能热水器、太阳能电池等)。

　　6、太阳能利用中存在的问题
　　(1)太阳能吸热板的装置费用昂贵。
　　(2)太阳能的利用受季节和天气阴、晴的影响。
　　(3)大部分太阳能都是在夏天收集。如何把夏天收集的太阳能储存起来，留待冬天使用，仍然是一个有待解决的问题。

　　二、生物质能的利用
　　生物质能包括植物及其加工产品和粪肥等，是人类最早利用的能源。生物质能归根到底来源于太阳能，植物每年储存的能量相当于全球能源消耗量的十几倍。由于光合作用，各类植物不同程度地含有葡萄糖、油、淀粉和木质素等，并在它们的分子里储存能量。因此，利用生物质能就是间接地利用太阳能。生物质能除了可再生和储量大之外，发展生物质能本身就意味着要扩大地球上的绿化面积，而这样做不仅有利于改善环境、调节气温，还可以减少污染。

　　1、生物质能利用的主要方式：
　　⑴直接燃烧
　　燃烧植物的枝叶获得热量是远古时期人类就利用的取热方法。若用纤维素代表植物枝叶的主要成分，

     ⑵生物化学转换
　　将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧条件下，经过沼气细菌的作用，生成沼气。沼气的主要成分是CH₄，还含有CO₂和少量H₂S、NH₃、PH₃等。沼气也是应用十分广泛的气体燃料，沼气是一种高效、廉价、清洁的能源。发酵生成沼气后的残余物还可以综合利用，作为饲料和肥料等(人畜粪便发酵后肥效提高，而且易被农作物所吸收)。在我国农村推广建造沼气池，不仅能有效地利用生物质能，还能为农业生产提供优良的肥料。