专题十五 生物学跨学科综合例举
【经典例题解析】
例题1 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40×109kJ·S-1。
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CO2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(m3·S-1)，落差为 h(m)发电效率为 ，则全年发电量 A(kw·h)为_______________

(6)已知（C6H10O5）n+nH2O→3nCO2+3nCH4+能量，请设想出这一反应的实际价值和意义。
________________________________________________________________________
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：
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
(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40×109kJ·S-1，则一年由光合作用所固定的太阳能W为：
W=40×109kJ·S-1×365d×24h×60m×60S×=12.6×1018kJ
即有1．26×1018kJ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CO2的质量为mkg，则
6CO2+12H2O→C6H1206+6H2O-QkJ
6×44×10-3kg QkJ
mkg 1.26×1018kJ
m= = kg