题目内容

能源是人类生存和发展的重要因素，请回答下列有关能源问题：

(1)人类所能使用的能量绝大多数来源于太阳能，捕获太阳能的生物主要为绿色植物．绿色植物能够通过光合作用把太阳能转化为化学能，写出光合作用的总反应式：________．

(2)根据《科学美国人》杂志，在1971年7月号刊登的《地球的能量资源》一文中提供的数据，到达地球表面的太阳能辐射通过光合作用途径提供的能量为40×．

试问：①通过光合作用，每年约有________kJ的太阳能转变为化学能．

②每年由绿色植物通过光合作用为我们的生存环境除去的质量为m，试根据能量关系列出m的计算式，列式中缺少的数据用符号表示．m＝________．

(3)人类开发月球已为时不远，科学探测表明，月球土壤中富含氦－3，其资源总量初步估算达100万～500万吨，人类开发利用月壤中的氦－3的意义是什么？________

(4)煤、石油、开然气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能源，被称为________能源(用“常规能源”或“新能源”填充，下同)，而核能、地热、海洋能、沼气以及太阳能、风能等被称为________能源．

(5)水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源．若一水力发电站水库的平均流量为Q()，落差为h(m)发电效率为η，则全年发电量A(kw·h)为________

(6)已知()n＋n→3n＋3n＋能量，请设想出这一反应的实际价值和意义．________

答案：
解析：

　　答案　(1);(2)12.6×kJ　3.33×/Q(kg)(式中Q表示每生成1mol葡萄糖所需要吸收的能量;(3)将是人类可长期使用的清洁、安全、高效的核聚变发电燃料;(4)常规新;(5)A＝876ηQgh(kw·h);(6)利用秸杆、杂草、树叶等农作物的废弃物经微生物发酵之后便有沼气产生，它是农村能源的重要来源．也是扩大肥源，提高肥效和改善农村卫生条件的重要措施

　　解析　本题以人类生存与发展的重要支撑——能源为背景，考查了与生物有关的物理问题及化学问题．

　　(1)光能是取之不尽，用之不竭的能源，在地球上绿色植物的光合作用是能够将太阳能转变成化学能为人类及其他生物利用的惟一途径．根据生物学知识，即可写出光合作用的方程式：

　　(2)①根据题意，到达地球表面的太阳辐射能中，能被地球上的绿色植物通过光合作用所固定的太阳能为40×，则一年由光合作用所固定的太阳能W为：

　　W＝40××365d×24h×60m×60S×＝12.6×kJ

　　即有1.26×kJ的太阳能转化为化学能．

　　②利用一般的化学计算方法，设参与光合作用的的质量为m kg，则

　　其中Q为每生成1mol葡萄所需要吸收的太阳能的量．

　　(3)对地外世界的了解，对20世纪自然科学最新发展情况的了解，也是学生科学素质的组成部分．由物理知识可知：是核聚变的原料，是人类将来可供长期使用的清洁、安全、高效的核聚变发电燃料．但到目前为止，人类由于技术原因，还不能实现冷核聚变发电，但可以预测在不远的将来一定能够实现核聚变能的和平利用．

　　(4)根据一般性的地理知识，按能源利用技术状况分：常规能源——多年大规模使用；新能源——近若干年才开始利用，现在又有新的利用方式的能源．按题意，煤、石油、天然气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能源，应属于常规能源；而核能、地热、海洋能、沼气以及太阳能等应属于新能源．

　　(5)由物理知识可知：水的密度为ρ＝1×，在1S内流水重力势能减少了△Ep＝pQgh，转化为电能为：

　　△Ep·η＝ηpQgh，即设水电站发电功率为：P＝ηρQgh(瓦)

　　由W＝Pt得：全年发电总量为：

　　A＝W＝ηpQght＝＝8760ηρQgh(kw·h)

　　(6)按题意，是人类应如何合理开发利用生物能，因为地球上的绿色植物一年通过光合作用所固定的太阳能的总量是非常巨大的，这些能量都贮存在糖类等有机物．在秸秆、杂草等农作物的废弃物中蕴藏着大量的生物能，充分利用这些生物都是解决农村能源短缺的问题．目前常用的方法是将秸杆、杂草等农作物的废弃物在发酵池中发酵产生沼气，为农村提供能源．