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第二十二章 能源与可持续发展
能源是人类文明进步的基础和动力，能源问题和我们每个人都息息相关。在本章的学习中，我们将从自己的家庭入手，调查能源使用情况，有针对性地制订优化能源使用的方案。
从身边的事做起，每个人都可以为全社会实现可持续发展作出贡献。
第二十二章 能源与可持续发展
第1节 能源利用的现状和面临的挑战
课时学习目标
1．通过实例了解有哪些不同形式的能量，知道人类利用能源的历程。
2．常识性了解什么是能源，什么是不可再生能源、可再生能源。什么是一次能源、二次能源及其各自的特点。
1．知道哪些能源是不可再生能源、哪些能源是可再生能源。
2．知道哪些能源是一次能源、哪些能源是二次能源。
学习重点
学习难点
能源利用面临的挑战。
学习重点、难点
导入新课
物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。在前面的学习中，我们已经认识了各种形式的能量。常见的能量形式有机械能、内能、光能、化学能、电能等。
第1节 能源利用的现状和面临的挑战
能够提供能量的物质资源叫做能源。生产和生活中利用的各种能量，是通过哪些能源提供的？
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
自从原始人发现使用火的方法以后，能源就成为人类文明发展的重要物质基础。
钻木取火——人类最早的（第一次）能源技术革命的标志，在人类利用能量的历史上非常重要。从利用自然火到利用人工火的转变，结束了远古人类的茹毛饮血，开启了以柴薪作为主要能源的时代。这个时代持续了近一万年。现在，柴薪仍是某些地区的生活能源。
钻木取火
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
蒸汽机的发明——人类第二次能源技术革命的标志，是人类利用能源的新里程碑。人类从此逐步以机械动力代替人力和畜力。人类的主要能源由柴薪转向煤（化石燃料），人类进入工业化社会。我们今天大规模使用的煤、石油和天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
蒸汽机的利用
知识点一 人类利用能源的历程
煤的形成
远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和煤,在石油形成过程中还放出天然气。
知识点一 人类利用能源的历程
远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和煤,在石油形成过程中还放出天然气。
海洋
微小的海洋生物
早期沉
积岩
岩石
石油、天然气的形成
新层不
断形成
海洋生物被埋在岩层中
板块漂移的巨大压力使岩石隆起
天然气层
石油层
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
1.化石能源
我们今天大规模使用的煤、石油和天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的, 所以称为化石能源。
2.不可再生能源
化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，所以这类能源叫作不可再生能源。
水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能源。
3.可再生能源
可再生能源与不可再生能源都是可以直接从自然界获得的能源，我们称这样的能源为一次能源。化石能源是不可再生能源，也是一次能源。
4.一次能源
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
电能是我们经常使用的能源。它通常是由其他能源转化而来的，最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能量，为人类所用。
为什么很多地方要使用电能，而不直接使用一次能源呢 这是因为电能便于输送和转化 。现代社会离不开的各种各样的用电器，是将电能转化为其他各种形式能量的转化器。
电磁感应现象的发现以及发电机的发明，使煤、石油等化石能源被转换成更加便于输送和利用的电能.
自然界中各种形式的能都能方便地转化为电能
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
风力发电
火力发电
电能便于输送和转化成其他形式的能量
电能的输送
电能的转化
知识点一 人类利用能源的历程
知识点一 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
电能得到广泛应用的原因
①自然界中各种形式的能都能方便地转化为电能；
②各种用电器能方便地把电能转化为其他形式能加以利用；
③电能能够方便地进行远距离输送；
④使用电能的装置和场所容易保持清洁干净。
电能是最方便使用的能量
由于电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，所以称电能这样的能源为二次能源。
5.二次能源
知识点一 人类利用能源的历程
归纳总结
知识点一:人类利用能源的历程
1.能源： 能够提供能量的物质资源叫作能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
2.化石能源：煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，称为化石能源。
3.能源的分类
①按能源的来源分类，分为一次能源和二次能源
一次能源：可以从自然界直接获取的能源。化石能源是一次能源。
二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源(必须消耗一次能源才能得到的能源) 。电能是二次能源。
②按能源能否再生分类，分为可再生能源和不可再生能源。
可再生能源：可以从自然界里源源不断地得到补充的能源。
不可再生能源：不能在短期内从自然界得到补充的能源。
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
【例题1】（2025年江苏淮安中考题）下列能源中属于可再生能源的是【 】
A. 煤 B. 天然气
C. 石油 D. 风能
【解析】煤、石油、天然气不能短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；风能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。
课堂练习
D
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
　　【解析】可以从自然界直接获取的能源叫作一次能源。煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能都能够从自然界直接获取，是一次能源。
【例题2】在下列能源中:①煤、 ②石油、 ③天然气、④水能、⑤风能、⑥太阳能、⑦电能、⑧管道煤气 ，属于一次能源的是__________________,属于二次能源的是__________。(只填序号)
课堂练习
①②③④⑤⑥
⑦⑧
　　由自然界提供的能源转化而来的能源(必须消耗一次能源才能得到的能源)叫作二次能源 。电能、管道煤气是需要消耗一次能源才能获取的能源，是二次能源。
二、短路对家庭电路的影响
我们已经知道能量是守恒的，为什么还要节约能源呢
知识点二 能源利用面临的挑战
二、能源利用面临的挑战
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地用来驱动汽车。
同样，在热传递的过程中，热量（内能）只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。
二、短路对家庭电路的影响
知识点二 能源利用面临的挑战
1.能量转移和能量转化的方向性
如果要使热量（内能）从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。
涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。消耗掉的内能不能被收集起来再利用。
实际上，能量的转化和转移都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，地球上储量有限的化石能源是当今世界的主要能源，所以需要节约能源。
知识点二 能源利用面临的挑战
2. 当今世界的能源趋势
由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。特别是近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。
如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算，
1950年为26亿吨，
1987年为110多亿吨，
2003年接近140亿吨，
2007年达到160亿吨。
近年来能源消耗情况
知识点二 能源利用面临的挑战
2. 当今世界的能源趋势
世界能源消耗
中国能源消耗
地球上的能源是无尽的吗？
已探测的数据表明，目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。
知识点二 能源利用面临的挑战
3. 能源消耗对环境的影响
在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。
由于现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。
火力发电厂
汽车尾气
知识点二 能源利用面临的挑战
3. 能源消耗对环境的影响
在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。
煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫、氮氧化物等有害物质。燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。
酸性气体形成酸雨造成危害
酸雨侵蚀后的汉白玉石柱
酸性气体形成酸雨造成危害
知识点二 能源利用面临的挑战
归纳总结
知识点二:能源利用面临的挑战
1.能量转移和能量转化的方向性
能量的转化和转移都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。能源的利用是有条件的，人类所能利用的能源是有限的，在使用能源过程中需要节约能源。
2.当今世界的能源趋势
世界人口急剧增加，经济不断发展，能源的消耗持续增长。地球上有限的能源储量不能满足人类对能源的需求，因此需要开发利用新能源。
3.能源消耗对环境的影响
① 燃料的燃烧产生大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。
② 煤、石油、天然气等燃料含有杂质，燃烧生成的气体中含有二氧化硫、等有害物质。燃料的不完全燃烧会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
　　【解析】火箭加速升空时，由于克服火箭与大气之间的摩擦力做功，一部分机械能转化为空气和箭体的内能，由于能量的转化具有方向性，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭。
我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料不能从自然界直接获得，必须通过一次能源的消耗才能得到，因此“偏二甲肼”火箭燃料是二次能源。
【例题3】（2025年山东威海中考题）搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有_______；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于________（选填“一次”或“二次”）能源。
课堂练习
方向性
二次
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
　 【解析】A.在这一年中，中国水电消耗的比例为5.9%，比世界的水电消耗的比例6.4%小；
B.世界消耗的能源以化石能源为主;
【例题4】如图是某一年中国与世界能源消耗结构图，由图可知【 】
A. 在这一年中国水电消耗的比例比世界的大
B.世界消耗的能源以化石能源为主
C.因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源
D.多烧煤少用天然气符合节能减排的环保要求
课堂练习
B
C.煤炭可以从自然界直接获取，是一次能源，中国在这一年的煤炭消耗的比例是70.4%，是以煤炭为主要能源；
D.多烧煤少用天然气，对环境污染严重，不符合节能减排的环保要求。
一、家用电器的总功率对家庭电路的影响
　　【解析】石油、煤燃烧时会排放CO2、SO2、颗粒物（粉尘）和CO等。石油提炼后的产品如汽油、柴油等在燃烧时会产生这些有害物质，会造成空气污染、城市热岛效应、会导致地球温室效应加剧；
天然气燃烧时，会产生二氧化碳，会造成地球温室效应加剧；
核能是通过核裂变释放能量，不会造成空气污染、城市热岛效应、不会导致地球温室效应加剧；
柴薪燃烧时产生粉尘和一氧化碳，会导致地球温室效应加剧；
风能、太阳能、水能（水力发电）是清洁能源，利用时不会造成空气污染、城市热岛效应、不会导致地球温室效应加剧。
【例题5】从环保的角度看，下列能源中，在大规模使用过程中会产生二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质，造成空气污染、城市热岛效应、地球温室效应加剧的是【 】
①石油②煤③天然气④核能⑤风能⑥太阳能⑦柴薪⑧水力发电
A．①② B．①②③ C．①②③⑦ D．④⑤⑥⑧
课堂练习
C
我国火力发电的燃料主要是煤。煤发电的原理是：用煤燃烧放出的热量加热水，使之变成高温高压的水蒸气，然后推动汽轮发电机组发电。在现代化的发电厂中，会对水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率。
燃煤发电的清洁技术
为了降低污染，煤在燃烧前会经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，发电厂会对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放。
燃煤发电的清洁技术
此外，碳捕集技术正在快速发展。碳捕集技术能够将烟气中的二此外，碳捕集技术正在快速发展。碳捕集技术能够将烟气中的二氧化碳大规模收集起来，制成纯度为99.5%的工业级合格液态二氧化碳产品，对实现“碳达峰碳中和”目标具有重要意义。
2021年1月，我国建成了燃煤电厂每年15万吨燃烧后二氧化碳捕集示范工程。 2022年6月，另一个年产150万吨的燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集项目也正在加紧建设。
2025年1月10日，国内首个万吨级燃气电厂二氧化碳捕集示范项目在安徽阜宁电厂正式启动，标志着气电集团碳捕集核心技术正式进入落地阶段。该项目不仅是气电集团秉持绿色低碳发展理念的重要实践，也是在“双碳”产业前沿领域的一次重大突破。
燃煤发电的清洁技术
2025年9月25日，全球规模最大的煤电碳捕集示范工程在华能甘肃正宁电厂圆满完成72小时试运行，正式投入商业运营。标志着我国碳捕集、利用和封存技术实现从“万吨级示范”到“百万吨级工业化应用”的历史性飞跃，为全球煤电绿色低碳转型提供“中国方案”，将有力助推“双碳”目标落地。
【例题6】（2025年湖北中考题）使用下列燃料符合低碳生活理念的是【　　】
A. 石油 B. 煤炭
C. 木柴 D. 氢燃料
课堂练习
【解析】低碳生活的核心是减少二氧化碳（CO2）等温室气体的排放，以缓解全球变暖。因此需要选择燃烧后不产生或极少产生二氧化碳的燃料。
A、B．石油、煤炭是化石燃料，燃烧会释放大量二氧化碳，且产生其他污染物（如二氧化硫），不符合低碳理念；
C．木柴虽然可再生，但燃烧会释放二氧化碳，并可能导致森林砍伐，导致碳排放加剧，不符合低碳理念；
D．氢燃料燃烧生成物是水，不产生二氧化碳。若氢气通过可再生能源制备，则全生命周期接近碳的“零排放”是当前清洁能源技术重点发展方向（如氢能源汽车）。
D
课时知识总结
能源利用的现状和面临的挑战
人类利用
能源的历程
一次能源、二次能源
能源利用
面临的挑战
柴薪→化石能源→电能
可再生能源、不可再生能源
能量转化和转移具有方向性
能源需求增加、能源消耗加快。应对措施：节约常规能源，开发利用新能源。
能源消耗对环境造成严重影响
练习与应用： 1、2、3、4、5、6题
课后作业

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