Question

18．三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年均发电量预计为8.5×10¹⁰kW•h，这些电能将送往江苏、上海等九省市，所以人们说“三峡可‘照亮’半个中国”．专家介绍：三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×10¹⁰kg煤的火力发电站的年发电量，而且是廉价、清洁、可再生的能源．
（1）已知煤的热值为2.9×10⁷J/kg，求5×10¹⁰kg煤完全燃烧将放出的热量；
（2）向大气中排放过量的二氧化碳等温室气体是造成“温室效应”的主要原因．三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳1.2×10¹⁰kg，已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1.98kg/m³，求这些二氧化碳气体在通常情况下的体积约为多少立方米？
（3）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧所产生的热量为Q，求火力发电站的效率．

Answer 1

分析 （1）知道标准煤的热值和质量，燃料完全燃烧放热公式Q_放=qm算出煤完全燃烧放出的热量；
（2）知道二氧化碳的质量和密度，利用V=$\frac{m}{ρ}$求二氧化碳气体的体积；
（3）求出一年产生电能，知道三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×10¹⁰kg煤的火力发电站的年发电量，利用效率公式求得火力发电站的效率；

解答 解：（1）Q_放=qm=2.9×10⁷J/kg×5×10¹⁰kg=1.45×10¹⁸J；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得二氧化碳的体积：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{1.2×1{0}^{10}kg}{1.98kg/{m}^{3}}$≈6.1×10⁹m³；
（3）由题知，一年产生电能：
E=8.5×10¹⁰kW•h=8.5×10¹⁰×3.6×10⁶J=3.06×10¹⁷J，
Q_放=1.45×10¹⁸J，
火力发电站的效率：
η=$\frac{E}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.06\;×{10}^{17}J\;}{1.45×{10}^{18}J}$×100%≈21.1%；
答：（1）5×10¹⁰kg煤完全燃烧将放出的热量为1.45×10¹⁸J；
（2）这些二氧化碳气体在通常情况下的体积约为6.1×10⁹m³；
（3）火力发电站的效率为21.1%．

点评 本题考查了学生对密度公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，通过做题增强了学生节能减排、爱护地球的意识、积极开发新能源的意识．