資源簡介

/ 讓教學更有效 高效備課 | 化學學科
第二節 化學與能源開發
1. 分類法是化學研究的重要方法。以下分類正確的是
A．混合物：CH4、冰水混合物 B．單質：鋼、O2
C．氧化物：CaO、KClO3 D．清潔能源：太陽能、氫能
2. 合理使用能源對空氣保護有重要作用。下列說法不正確的是
A．SO2會導致酸雨的形成 B．CO2屬于空氣污染物
C．控制PM2.5的排放有利于改善空氣質量 D．加大開發新能源可減少空氣污染
3. 以下關于能源和環境的敘述中不正確的是
A．氫能是一種最理想的清潔能源
B．煤和石油是不可再生能源，必須綜合利用以提高利用效率
C．酸雨主要是由SO2、CO2、NO2等氣體造成的
D．使用車用乙醇汽油可以減少污染，乙醇汽油是一種混合物
4. “嫦娥六號”探測器的發射火箭用到了無污染的高能燃料。該燃料最有可能是
A．液氧 B．酒精 C．液氫 D．汽油
5. 科學家提出了一種最理想的獲得氫能源的循環體系（如圖）。下列說法不正確的是
A．氫能源目前沒有被廣泛利用
B．光分解催化劑在化學反應前后質量和性質會改變
C．該氫能源循環體系能實現將太陽能轉化為電能
D．分解的水的質量等于生成的氧氣和氫氣的質量和
6. 下列關于氫氣燃燒反應的敘述中，不正確的是
A． 氫氣與 氧氣反應生成水
B．參與該反應的氫氣和氧氣的分子個數比為
C．該反應說明氫、氧兩種元素只能組成一種物質
D．某新能源汽車利用該反應提供動力，該車的尾氣無污染
7. 下圖為我國不同年份的能源結構圖，下列說法不正確的是
A．加大水電、風電的開發利用有利于減少環境污染
B．我國能源結構中清潔能源占比呈增加趨勢
C．利用石油分餾得到煤油、柴油等產品屬于化學變化
D．液氫用作火箭燃料是因為氫氣是高能燃料
8. 為了節能環保，2024巴黎奧運會期間，巴黎市投放使用了氫能源出租車。氫能源出租車的結構示意圖如圖所示，已知氫氣在氧氣中燃燒會生成水．下列有關說法不正確的是
A．氫燃料電池車對環境無污染
B．氧氣是該燃料電池的助燃劑
C．氫氣和氧氣都可以用作燃料
D．反應的化學方程式為2H2+O2點燃2H2O
9. 下列關于資源、能源和環保的敘述不正確的是
A．日常使用的金屬材料大多數屬于合金
B．氫氣是理想的清潔、高能燃料，但由于制取成本高且貯存困難，暫時還未能廣泛使用
C．人們正在利用和開發的能源有風能、地熱能、太陽能、水能、可燃冰等
D．金屬的回收再利用可以減少對環境的污染
10. 能源發展區位優勢明顯，有多種類型的發電站，其中利用不可再生能源發電的是
A．分布式光伏電站 B．高溫氣冷堆核電站
C．潮汐發電站 D．風力發電站
11. 下圖是氫氧燃料電池工作原理：H2與O2在電池裝置中反應產生直流電。下列說法正確的是
A．該電池中發生的反應與電解水相同 B．參加反應的兩種分子的質量比為2：1
C．該電池具有清潔、安全、高效等特點 D．氫氣來源廣泛，價格低廉，易于儲存
12. 2011年5月1日開始，對醉酒駕車者一律刑事拘留．下表是國家對“飲酒駕車”和“醉酒駕車”的界定標準：乙醇(C2H5OH)俗名酒精
飲酒駕車 20毫克/100毫升≤血液中的酒精含量＜80毫克/100毫升
醉酒駕車 血液中的酒精含量≥80毫克100/毫升
下列敘述不正確的是
A．某人駕車時經交警檢查5毫升血液中酒精含量為6毫克，判斷他屬于醉酒駕車
B．乙醇在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳及水，因此乙醇由碳、氫、氧元素組成
C．碘能溶解在乙醇，得到的溶液叫碘酒
D．乙醇在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳及水，因此它是一種清潔能源
13. 選擇下列適當的物質填空（選填序號）：
A．氫氣 B．武德合金 C．石灰石 D．石墨 E．青銅 F．鐵礦石 G．不銹鋼 H．氯化鐵
(1)可用于電池電極的是 ；
(2)使用最早的合金 ；
(3)常做凈水絮凝劑的是 ；
(4)工業煉鐵造渣的原料是 ；
(5)未來最理想的能源的是 ；
(6)可用于制作保險絲 。
14. 中國電動汽車飛速發展，電動汽車的普及帶動了電池工業的不斷創新。從鎳氫電池到鋰電池，再到鈉電池、鉀電池。

(1)鎳元素在元素周期表中的相關信息如圖1所示，鎳元素的相對原子質量為 。
(2)氫、鋰、鈉、鉀三種元素的原子結構示意圖如圖2所示。
①“Na”所表示的意義 ；
②請寫出鉀原子結構示意圖中X的值 。
③在化學反應中，鋰、鈉、鉀等原子很容易失去電子形成離子，所以常被用作電池材料。鋰、鈉、鉀三種元素屬于不同種元素的根本原因是它們的 不同。
(3)研究表明，半徑越大的離子越易在電池正負極之間移動，充電速度越快。圖3是鋰、鈉、鉀三種金屬離子的半徑大小，電池容量相同的這三種電池，充滿電時間最短的是 電池(填“鋰”、“鈉”或“鉀”)。
15. 氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。
Ⅰ制取氫氣
(1)相同溫度下，相同大小的Fe片、Zn片，投入到等體積等濃度的稀鹽酸中制取H2，反應更劇烈的是 （填“Fe”或“Zn”）。
(2)高溫下C與水蒸氣反應生成CO和H2，CO和水蒸氣繼續反應得到CO2和H2。
①CO和水蒸氣反應的化學方程式為 。
②反應后的氣體中含有H2、CO、CO2及水蒸氣，向其中加入一定量的CaO可提高H2在混合氣體中的百分含量，原因是 。
(3)利用太陽能電廠富余電力電解水制氫，電極上微觀粒子的變化情況如圖1所示。太陽能屬于 （填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
Ⅱ儲存氫氣
(4)碳納米管（圖2）與活性炭均具有疏松多孔的結構，研究表明碳納米管吸附儲氫的能力是活性炭的10倍。碳納米管吸附儲氫屬于 變化。
(5)Mg2Cu是一種儲氫合金。350℃時，Mg2Cu與H2反應生成MgHn，MgHn中Mg與H的質量比為12：1，則n＝ 。
1.汽車燃料從環保的角度考慮，最理想的是
A．氫氣 B．天然氣 C．酒精 D．汽油
2.化學變化總伴隨著能量的變化。如圖為氫氧燃料電池的工作原理示意圖。下列說法不正確的是
A．氫氣是未來最理想的綠色能源
B．任何條件下都可實現物質或能量之間的相互轉化
C．氫氣燃燒生成水并放出大量的熱是化學能轉化為熱能
D．氫氧燃料電池把氫氣和氧氣反應的化學能直接轉化為電能
3. 2020年10月，我國建成全球首套千噸級液態太陽燃料合成示范裝置，其原理是：①利用太陽能光伏發電，②電解水獲得H2，③H2與CO2反應合成綠色液態燃料CH3OH。下列有關說法錯誤的是
A．太陽能是不可再生能源 B．H2是理想的清潔、高能燃料
C．電解水反應屬于分解反應 D．該裝置能捕獲并資源化利用CO2
4. 化學在氫能源的開發和利用中發揮著重要的作用。催化重整法制氫反應過程如下：反應1：CH3OH催化劑CO↑+2H2↑、反應2：CO+H2O催化劑CO2+H2。下列說法不正確的是
A．反應1中生成的CO和H2的質量比為7：1
B．上述反應中，碳、氫元素的化合價發生改變
C．通過上述兩步重整制氫，32g甲醇(CH3OH)理論上最終可制得4g氫氣
D．氫能的最大優點是環保，低污染
5. 下圖為我國不同年份的能源結構圖，下列說法不正確的是
A．氫氣是理想的清潔高能燃料
B．我國能源結構中清潔能源占比呈增加趨勢
C．煤、石油是可再生能源
D．加大水電、風電的開發利用有利于減少環境污染
6．為消除目前燃料燃燒時產生的環境污染，同時緩解能源危機，有關專家提出了利用太陽能制取氫能的構想(如圖所示)。下列說法正確的是
A．光分解催化劑是反應物 B．過程②是化學能轉化為電能
C．太陽能是不可再生能源 D．氫氣不易貯存和運輸，無開發利用價值
7. 水果電池通常是用金屬活動性較強的金屬做負極，用金屬活動性較弱的金屬做正極，利用水果汁內的有機酸與活潑金屬反應，導致回路中的電子定向移動形成穩定的電流。某學習小組用大小、形狀相同的銅片和鋅片為電極研究水果電池(如左下圖)，得到的實驗數據如表所示。下列說法錯誤的是
水果種類 果汁pH 電極間距離/cm 電流大小/μA
西紅柿 3.1 1 98.7
西紅柿 3.1 2 72.5
蘋果 3.8 2 27.2
橙子 3.5 2 X
A．該實驗說明電極間距離越小，產生的電流越小
B．表中X值范圍是27.2C．把水果換成鹽酸，也能達到相同的效果
D．該裝置將化學能轉化為電能
8. 給汽車開動和人的生命活動提供能量的兩個過程如圖所示，下列分析不正確的是
A．兩個過程都是通過劇烈氧化反應釋放出能量
B．在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料，可適當節省石油資源
C．碳循環和氧循環有利于維持大氣中氧氣和二氧化碳的相對穩定
D．葡萄糖氧化產生的二氧化碳若不能及時排出人體，則血液的碳酸含量增加
9. 某太陽能技術研究所利用太陽能聚光器獲得高能量太陽能，設計了熱化學循環反應兩步制取H2，其流程如圖所示，下列有關說法正確的是
A．整個循環過程中涉及到復分解反應和置換反應
B．反應II中涉及到Zn、H、O元素化合價的改變
C．理論上每18gH2O參與反應，最終生成32gO2
D．理論上，在反應過程中不需要補充鋅
10. 下列生活中做法正確的是

A．氫能源市域列車已廣泛應用 B．光伏發電相較火力發電可減少對環境的污染 C．用鐵桶配制波爾多液 D．燃氣燃燒出現黃色火焰，應調小進風口
A．A B．B C．C D．D
11. “加氫幾分鐘，暢行數百里”，這是2021上海車展上為氫能源汽車打出的標語。氫能源汽車使用的是氫燃料電池（如圖所示）。電池工作時在催化劑的作用下，氫原子失去電子形成氫離子，穿過電極A通過電解液移動到電極B與氧離子結合形成水分子；而電子則從電極A經外部電路通過電動機到達電極B，形成電流。
（1）氫燃料電池工作時是將化學能直接轉化為______能。
（2）氫氣是氫燃料電池的原料，可以在用電低谷時，利用電網多余電能電解水來制取。已知1.2kg氫氣大約可供某款氫能源汽車行駛100km，請根據化學方程式計算，制取1.2kg氫氣至少需要電解多少質量的水______。
（3）氫燃料電池工作時，通過電動機的電流方向是：______。
（4）世界能源組織提出：在制氫過程中基本上沒有碳排放而得倒的氫氣稱為綠氫。下列方式可制得綠氫的是______。
A．水力發電制氫
B．太陽能發電制氫
C．火力發電制氫
D．核能發電制氫
12. 為防止全球變暖，我國承諾在2060年要實現“碳中和”。減少化石燃料的使用，開發利用氫能，下圖是利用太陽能制氫的示意圖
(1)上圖實現了能量之間的相互轉化，其中電解水的過程是由電能轉化為_______(填“化學能”或“熱能”)。
(2)從微觀的角度講，每2個水分子分解，會產生_______個氫氣分子。
(3)H2與CO2在一定條件下反應，生成CH3OH(甲醇)和H2O，該反應_______(填“屬于”或“不屬于”)置換反應。
(4)上圖中能夠循環使用的物質是_______(填化學式)。
13.中國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。推廣氫能等新能源是減少碳排放的重要方式之一、由于自然界不存在可直接開采的氫氣資源，所以氫氣必須經過化石資源、水和生物質等含氫化合物獲取。這些制氫過程均需要輸入較高的能量，目前主要由不可再生的化石能源提供，也可由可持續的新能源提供，如圖1所示。
化石資源、生物質和水是主要的制氫原料，目前常見的生產氫氣方法如圖2所示，在各類化石資源中，高H/C原子個數比的甲烷是理想的制氫原料。
年位于蘭州新區的全球首套規模化（千噸級）合成“綠色”甲醇示范裝置，不僅可以回收二氧化碳，還能生產“液態陽光”，未來可替代化石能源。“液態陽光”是利用太陽能等可再生能源產生的電力來電解水，生產“綠色”氫能，并將二氧化碳加氫轉化為“綠色”甲醇等液體燃料。因此，形象地稱為“液態陽光”。
氫燃料車輛是氫能體系的重要標志，但研究高效率保存與釋放氫氣是目前工業上急需突破的技術問題。有文獻報道，納米鎂理論儲氫量為7.69%（質量分數），形成氫化鎂。氫化鎂在適當條件下可釋放出氫氣。
請回答下列問題：
(1)氫氣作為能源的優點是___________。
(2)本文中涉及化合物中H/C原子個數比最大的是___________（寫化學式）。
(3)綜合考慮各方面因素，未來以一次能源制氫氣最理想的方法是___________。
(4)氫化鎂的化學式為___________。
(5)寫出以CH4和CO2在一定條件下反應生產H2的化學方程式___________。
14. 釩電池、鋰離子電池、鈉離子電池等在新能源領域起著重要作用，共同推動著新能源革命大潮。以下為釩元素在周期表中的部分信息及釩、鋰、鈉的原子結構示意圖。
(1)釩屬于 （選填“金屬”或“非金屬”）元素，其相對原子質量為 。釩原子結構示意圖中的值是 。
(2)鋰、鈉兩種元素化學性質相似的原因是 。
(3)鋰離子電池常用磷酸亞鐵鋰作為電極材料，充電、放電原理為磷酸亞鐵鋰和磷酸鐵互相轉化。磷酸鐵(FePO4)中P化合價為 。
(4)鈉離子電池起導電作用的是鈉離子。鈉離子的符號是 ，鈉原子和鈉離子均屬于鈉元素，原因是 。
15. 科技的發展離不開化學。
I.北京時間2024年4月25日，神舟十八號載人飛船發射成功！這是中國科技實力的又一次展現。天和核心艙內氣體組成和空氣成分基本一致，發射采用液氫和液氧作為助推劑。飛船座艙通過專用風機將座艙內部的空氣引入凈化罐，利用過氧化鈉(Na2O2)吸收二氧化碳，生成碳酸鈉和氧氣，凈化后的空氣再重新流回艙內。主電源儲能電池為鋰電池。
(1)天和核心艙內氣體組成中含量最多的物質是 (填化學式)。
(2)凈化罐中吸收二氧化碳的化學方程式 。
II.太陽能是清潔的可再生能源，儲能是持續、穩定地利用太陽能的重要途徑。目前，Ca(OH)2/CaO儲熱體系受到廣泛關注，其工作原理如圖1所示。在脫水反應器中，將太陽能以化學能的形式存儲起來：需要能量時，水合反應器中發生反應釋放熱量。圖2列舉了幾種儲熱體系的儲熱密度(單位質量儲熱材料的儲熱量)它們均借助物質相互轉化來實現能量的存儲和釋放。
(3)圖1中參與循環的元素共有 種。脫水反應器中Ca(OH)2發生反應的化學方程式為 。
(4)依據圖2數據可知，Ca(OH)2/CaO儲熱體系受到廣泛關注的原因為 。
III.氫氣是最理想的清潔能源，依據不同制取方式，可分為“綠氫”“灰氫”“藍氫”“紫氫”和“金氫”等。如圖帶你認識“多彩”的氫。
儲氫是實現氫能廣泛應用的重要環節，分為物理儲氫和化學儲氫，前者包括高壓氣態、低溫液態、吸附等儲存方式，后者將氫氣轉化為其他化合物進行儲存。“液氨儲氫”的原理是氫氣與氮氣在一定條件下生成液氨，進行儲存。
(5)屬于“綠氫”的是 (填字母)。
a.風能發電制氫 b.煤燃燒發電制氫 c.核能發電制氫
(6)從微觀角度解釋，氫氣能被壓縮儲存的原因是 。
(7)“液氨儲氫”屬于 (填“物理”或“化學”)儲氫。
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第二節 化學與能源開發
1. 分類法是化學研究的重要方法。以下分類正確的是
A．混合物：CH4、冰水混合物 B．單質：鋼、O2
C．氧化物：CaO、KClO3 D．清潔能源：太陽能、氫能
【答案】D
【解析】A、混合物是指有兩種或兩種以上物質組成的物質，CH4中只含一種物質，屬于純凈物，冰水混合物是由不同狀態的同種物質水組成，屬于純凈物，錯誤；
B、鋼是一種鐵的合金，合金都是混合物；O2是只含一種元素的純凈物，屬于單質，錯誤；
C、氧化物是指由兩種元素組成且其中一種是氧元素的化合物，CaO屬于氧化物，而KClO3是由鉀元素、氯元素和氧元素三種元素組成化合物，不屬于氧化物，錯誤；
D、清潔能源，即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源，它包括核能和“可再生能源”，太陽能和氫能使用時不排放污染物且可再生，屬于清潔能源，正確。
2. 合理使用能源對空氣保護有重要作用。下列說法不正確的是
A．SO2會導致酸雨的形成 B．CO2屬于空氣污染物
C．控制PM2.5的排放有利于改善空氣質量 D．加大開發新能源可減少空氣污染
【答案】B
【解析】A、二氧化硫會引起酸雨，正確；
B、二氧化碳為空氣中的成分，不屬于空氣污染物，錯誤；
C、PM2.5屬于空氣污染物，控制其排放有利于改善空氣質量，正確；
D、加大開發新能源可減少化石燃料的使用，既能節約能源，也能減少空氣污染，正確。
3. 以下關于能源和環境的敘述中不正確的是
A．氫能是一種最理想的清潔能源
B．煤和石油是不可再生能源，必須綜合利用以提高利用效率
C．酸雨主要是由SO2、CO2、NO2等氣體造成的
D．使用車用乙醇汽油可以減少污染，乙醇汽油是一種混合物
【答案】C
【解析】A、氫氣燃燒只生成水，屬于清潔能源，正確；
B、煤和石油均為化石燃料，屬于不可再生能源，必須綜合利用以提高利用效率，正確；
C、二氧化硫、二氧化氮等會引起酸雨，但二氧化碳會引起溫室效應，而不是酸雨，錯誤；
D、使用車用乙醇汽油可以減少污染，且乙醇汽油中含有乙醇和汽油，屬于混合物，正確。
4. “嫦娥六號”探測器的發射火箭用到了無污染的高能燃料。該燃料最有可能是
A．液氧 B．酒精 C．液氫 D．汽油
【答案】C
【解析】A、液氧不具有可燃性，不能作燃料，錯誤；
B、酒精具有可燃性，可以作燃料，但不是發射火箭的高能燃料，錯誤；
C、液氫具有可燃性，可以作燃料，同時產物無污染，是發射火箭的高能燃料，正確；
D、汽油具有可燃性，可以作燃料，但不是發射火箭的高能燃料，錯誤。
5. 科學家提出了一種最理想的獲得氫能源的循環體系（如圖）。下列說法不正確的是
A．氫能源目前沒有被廣泛利用
B．光分解催化劑在化學反應前后質量和性質會改變
C．該氫能源循環體系能實現將太陽能轉化為電能
D．分解的水的質量等于生成的氧氣和氫氣的質量和
【答案】B
【解析】A、由于氫能源儲存困難等，目前還沒有被廣泛應用，正確；
B、光分解催化劑在化學反應前后質量和化學性質不會改變，物理性質可能會發生改變，錯誤；
C、該氫能源循環體系最終轉化為電能，能實現將太陽能轉化為電能，正確；
D、根據質量守恒定律，分解的水的質量等于生成的氧氣和氫氣的質量和，正確。
6. 下列關于氫氣燃燒反應的敘述中，不正確的是
A． 氫氣與 氧氣反應生成水
B．參與該反應的氫氣和氧氣的分子個數比為
C．該反應說明氫、氧兩種元素只能組成一種物質
D．某新能源汽車利用該反應提供動力，該車的尾氣無污染
【答案】C
【解析】A、氫氣與氧氣在點燃的條件下反應生成水，反應的化學方程式為2H2O通電2H2↑+O2↑，由化學方程式可知，生成的氫氣、氧氣和水的質量比4：32：36=2：16：18，即2g氫氣與16g氧氣反應能夠生成18g水，正確；
B、由化學方程式可知，參與該反應的氫氣和氧氣的分子個數比為2：1，正確；
C、氫、氧兩種元素不只能組成水，還能夠組成過氧化氫，錯誤；
D、某新能源汽車利用該反應提供動力，燃燒后的生成物只有水，該車的尾氣無污染，正確。
7. 下圖為我國不同年份的能源結構圖，下列說法不正確的是
A．加大水電、風電的開發利用有利于減少環境污染
B．我國能源結構中清潔能源占比呈增加趨勢
C．利用石油分餾得到煤油、柴油等產品屬于化學變化
D．液氫用作火箭燃料是因為氫氣是高能燃料
【答案】C
【解析】A、加大水電、風電的開發利用，可以減少化石燃料的使用，減少污染物的排放，保護環境，正確；
B、由圖可知，我國能源結構中清潔能源占比呈增加趨勢，正確；
C、利用石油分餾得到煤油、柴油等產品的過程是利用石油中各物質沸點不同進行的分離，中沒有新物質的生成，屬于物理變化，錯誤；
D、液氫用作火箭燃料是因為氫氣是高能燃料，正確。
8. 為了節能環保，2024巴黎奧運會期間，巴黎市投放使用了氫能源出租車。氫能源出租車的結構示意圖如圖所示，已知氫氣在氧氣中燃燒會生成水．下列有關說法不正確的是
A．氫燃料電池車對環境無污染
B．氧氣是該燃料電池的助燃劑
C．氫氣和氧氣都可以用作燃料
D．反應的化學方程式為2H2+O2點燃2H2O
【答案】C
【解析】A、氫氣燃燒生成水，則氫燃料電池車對環境無污染，正確；
B、氧氣具有助燃性，為助燃劑，正確；
C、氧氣具有助燃性，而不具有可燃性，氧氣不能作燃料，錯誤；
D、氫氣燃燒生成水，反應的化學方程式為2H2+O2點燃2H2O，正確。
9. 下列關于資源、能源和環保的敘述不正確的是
A．日常使用的金屬材料大多數屬于合金
B．氫氣是理想的清潔、高能燃料，但由于制取成本高且貯存困難，暫時還未能廣泛使用
C．人們正在利用和開發的能源有風能、地熱能、太陽能、水能、可燃冰等
D．金屬的回收再利用可以減少對環境的污染
【答案】C
【解析】A、合金的機械性能優于成分金屬，所以日常使用的金屬材料大多數屬于合金，正確；
B、氫氣燃燒產物只有水，不會污染環境，所以氫能源是最清潔能源，但由于制取成本高且貯存困難，還不能廣泛使用，正確；
C、人們正在利用和開發的能源有風能、地熱能、太陽能、化石能源等，但不包括可燃冰，錯誤；
D、廢舊電池含有重金屬元素，會對水土造成污染，回收廢舊電池可以減少對環境的污染，正確。
10. 能源發展區位優勢明顯，有多種類型的發電站，其中利用不可再生能源發電的是
A．分布式光伏電站 B．高溫氣冷堆核電站
C．潮汐發電站 D．風力發電站
【答案】B
【解析】A、分布式光伏電站是可再生能源發電，錯誤；
B、高溫氣冷堆核電站，是核能發電，核能屬于不可再生能源，正確；
C、潮汐發電站是可再生能源發電，錯誤；
D、風力發電站是可再生能源發電，錯誤。
11. 下圖是氫氧燃料電池工作原理：H2與O2在電池裝置中反應產生直流電。下列說法正確的是
A．該電池中發生的反應與電解水相同 B．參加反應的兩種分子的質量比為2：1
C．該電池具有清潔、安全、高效等特點 D．氫氣來源廣泛，價格低廉，易于儲存
【答案】C
【解析】A、由氫氧燃料電池工作原理示意圖可知，在氫氧燃料電池發生的反應是氫氣與氧氣反應生成水，電解水是在通電條件下，水分解生成氫氣和氧氣，錯誤；
B、由2H2+O2點燃2H2O可知，加反應的兩種分子的質量比為4:32=1:8或8:1，錯誤；
C、氧燃料電池工作是氫氣與氧氣生成水，產物對環境沒有污染，因此氫氧燃料電池具有清潔、安全、高效等特點，正確；
D、氫氣是氣體，且分子很小，有可燃性，所以不易于儲存，錯誤。
12. 2011年5月1日開始，對醉酒駕車者一律刑事拘留．下表是國家對“飲酒駕車”和“醉酒駕車”的界定標準：乙醇(C2H5OH)俗名酒精
飲酒駕車 20毫克/100毫升≤血液中的酒精含量＜80毫克/100毫升
醉酒駕車 血液中的酒精含量≥80毫克100/毫升
下列敘述不正確的是
A．某人駕車時經交警檢查5毫升血液中酒精含量為6毫克，判斷他屬于醉酒駕車
B．乙醇在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳及水，因此乙醇由碳、氫、氧元素組成
C．碘能溶解在乙醇，得到的溶液叫碘酒
D．乙醇在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳及水，因此它是一種清潔能源
【答案】B
【解析】A、5毫升血液中酒精含量為6毫克，則100毫升血液中含有酒精120毫克，大于80毫克100/毫升，屬于醉酒駕駛，正確；
B、乙醇在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和水，生成物中含有碳、氫、氧三種元素，根據質量守恒定律，化學反應前后元素的種類不變，反應物氧氣中只含有氧元素，則酒精中一定含有碳元素和氫元素，可能含有氧元素，錯誤；
C、碘能溶解在乙醇（俗稱酒精）中，形成的溶液是碘酒，正確；
D、乙醇在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和水，不產生污染物，因此它屬于清潔能源，正確。
13. 選擇下列適當的物質填空（選填序號）：
A．氫氣 B．武德合金 C．石灰石 D．石墨 E．青銅 F．鐵礦石 G．不銹鋼 H．氯化鐵
(1)可用于電池電極的是 ；
(2)使用最早的合金 ；
(3)常做凈水絮凝劑的是 ；
(4)工業煉鐵造渣的原料是 ；
(5)未來最理想的能源的是 ；
(6)可用于制作保險絲 。
【答案】(1)D (2)E (3)H (4)C (5)A (6)B
【解析】（1）石墨具有導電性，可用于電池電極，故選D；
（2）使用最早的合金是青銅，故選E；
（3）三氯化鐵具有良好的溶解性能和優良的絮凝效果，常做凈水絮凝劑，故選H；
（4）可用于工業煉鐵造渣的礦石是石灰石，故選C；
（5）氫氣燃燒熱值高，燃燒產物只有水，對環境無污染，未來最理想的能源的是氫氣，故選A；
（6）武德合金的熔點較低，可用做保險絲，故選B。
14. 中國電動汽車飛速發展，電動汽車的普及帶動了電池工業的不斷創新。從鎳氫電池到鋰電池，再到鈉電池、鉀電池。

(1)鎳元素在元素周期表中的相關信息如圖1所示，鎳元素的相對原子質量為 。
(2)氫、鋰、鈉、鉀三種元素的原子結構示意圖如圖2所示。
①“Na”所表示的意義 ；
②請寫出鉀原子結構示意圖中X的值 。
③在化學反應中，鋰、鈉、鉀等原子很容易失去電子形成離子，所以常被用作電池材料。鋰、鈉、鉀三種元素屬于不同種元素的根本原因是它們的 不同。
(3)研究表明，半徑越大的離子越易在電池正負極之間移動，充電速度越快。圖3是鋰、鈉、鉀三種金屬離子的半徑大小，電池容量相同的這三種電池，充滿電時間最短的是 電池(填“鋰”、“鈉”或“鉀”)。
【答案】(1)58.69 (2)①鈉這種物質、鈉元素、一個鈉原子 ②8 ③質子數或核電荷數 (3)鋰
【解析】（1）鎳元素在元素周期表中的相關信息如圖1所示，漢字下方的數字表示相對原子質量，則鎳元素的相對原子質量為58.69；
（2）①“Na”所表示的意義鈉這種物質，鈉元素、一個鈉原子；
②在原子中，質子數=核外電子數，則鉀原子結構示意圖中X的值為19-2-8-1=8；
③元素是具有相同質子數（即核電荷數）的一類原子的總稱，鋰、鈉、鉀三種元素屬于不同種元素的根本原因是它們的質子數或核電荷數不同；
（3）由圖3知，鉀離子半徑最大，充電速度越快，用時最短。
15. 氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。
Ⅰ制取氫氣
(1)相同溫度下，相同大小的Fe片、Zn片，投入到等體積等濃度的稀鹽酸中制取H2，反應更劇烈的是 （填“Fe”或“Zn”）。
(2)高溫下C與水蒸氣反應生成CO和H2，CO和水蒸氣繼續反應得到CO2和H2。
①CO和水蒸氣反應的化學方程式為 。
②反應后的氣體中含有H2、CO、CO2及水蒸氣，向其中加入一定量的CaO可提高H2在混合氣體中的百分含量，原因是 。
(3)利用太陽能電廠富余電力電解水制氫，電極上微觀粒子的變化情況如圖1所示。太陽能屬于 （填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
Ⅱ儲存氫氣
(4)碳納米管（圖2）與活性炭均具有疏松多孔的結構，研究表明碳納米管吸附儲氫的能力是活性炭的10倍。碳納米管吸附儲氫屬于 變化。
(5)Mg2Cu是一種儲氫合金。350℃時，Mg2Cu與H2反應生成MgHn，MgHn中Mg與H的質量比為12：1，則n＝ 。
【答案】(1)Zn (2)CO+H2O高溫CO2+H2 氧化鈣與水蒸氣反應，消耗了水蒸氣，使氫氣的百分含量提高 (3)可再生能源 (4)物理 (5)2
【解析】（1）在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠前，與酸反應的速度就越快，根據金屬活動性Zn>Fe，則相同溫度下，相同大小的Fe片、Zn片投入到等體積等濃度的稀鹽酸中，Zn與稀鹽酸的反應會更劇烈；
（2）①在高溫條件下，一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣，化學方程式為CO+H2O高溫CO2+H2；
②反應后的氣體中含有 、CO、CO2及水蒸氣，當向其中加入一定量的氧化鈣（CaO）時，氧化鈣會與水蒸氣反應生成氫氧化鈣，這個反應會消耗掉水蒸氣，從而使混合氣體中氫氣的百分含量提高，故其原因是：氧化鈣與水蒸氣反應，消耗了水蒸氣，使氫氣的百分含量提高；
（3）太陽能屬于可再生能源；
（4）碳納米管與活性炭均具有疏松多孔的結構，這使得它們都具有很強的吸附能力，當它們用于吸附儲氫時，只是將氫分子吸附在表面或孔隙中，并沒有改變氫氣的化學性質，因此這個過程屬于物理變化；
（5）在MgHn中，Mg與H的質量比為12:1，則(24×1)/(1×n)=12:1，n＝2。
1.汽車燃料從環保的角度考慮，最理想的是
A．氫氣 B．天然氣 C．酒精 D．汽油
【答案】A
【解析】A、氫氣燃燒只生成水，不會對環境造成任何污染，從環保的角度看，氫氣是最理想的能源，正確；
B、天然氣的主要成分是甲烷，甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水，是較清潔的燃料，錯誤；
C、酒精完全燃燒生成二氧化碳和水，是較清潔的燃料，錯誤；
D、汽車使用汽油作為燃料會產生一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物等，會隨汽車尾氣直接排放到空氣中，對空氣造成污染，錯誤。
2.化學變化總伴隨著能量的變化。如圖為氫氧燃料電池的工作原理示意圖。下列說法不正確的是
A．氫氣是未來最理想的綠色能源
B．任何條件下都可實現物質或能量之間的相互轉化
C．氫氣燃燒生成水并放出大量的熱是化學能轉化為熱能
D．氫氧燃料電池把氫氣和氧氣反應的化學能直接轉化為電能
【答案】B
【解析】A、氫氣是未來的綠色能源，因為氫氣和氧氣反應生成水，沒有其他有害物質，正確；
B、物質或能量的轉化都需要一定條件的，比如氫氧燃料電池，還需要催化劑來促進反應進行，錯誤；
C、氫氣燃燒生成水釋放熱量，是化學能轉化為熱能的表現，正確；
D、氫氧燃料電池是把氫氣和氧氣反應的化學能直接轉化為電能，正確。
3. 2020年10月，我國建成全球首套千噸級液態太陽燃料合成示范裝置，其原理是：①利用太陽能光伏發電，②電解水獲得H2，③H2與CO2反應合成綠色液態燃料CH3OH。下列有關說法錯誤的是
A．太陽能是不可再生能源 B．H2是理想的清潔、高能燃料
C．電解水反應屬于分解反應 D．該裝置能捕獲并資源化利用CO2
【答案】A
【解析】A、太陽能是可再生能源，錯誤；
B、H2燃燒生成水熱值高、無污染，是理想的清潔、高能燃料，正確；
C、電解水生成氫氣和氧氣，一變多屬于分解反應，正確；
D、該裝置能捕獲并資源化利用CO2，生成CH3OH，正確。
4. 化學在氫能源的開發和利用中發揮著重要的作用。催化重整法制氫反應過程如下：反應1：CH3OH催化劑CO↑+2H2↑、反應2：CO+H2O催化劑CO2+H2。下列說法不正確的是
A．反應1中生成的CO和H2的質量比為7：1
B．上述反應中，碳、氫元素的化合價發生改變
C．通過上述兩步重整制氫，32g甲醇(CH3OH)理論上最終可制得4g氫氣
D．氫能的最大優點是環保，低污染
【答案】C
【解析】A、反應1中，生成的CO和H2的質量比為（12+16）：（2×1×2）=7：1，正確；
B、CH3OH中，氫元素化合價為+1價，氧元素化合價為-2價，設碳元素化合價為x，根據“化合物中各元素化合價代數和為零”，則x+（+1）×4+（-2）=0，x=-2，同理可知，CO中碳元素化合價為+2價，CO2中碳元素為+4價，氫氣中氫元素為0價，水中氫元素化合價為+1價，則碳、氫元素的化合價均發生改變，正確；
C、設反應1生成氫氣的質量為x，一氧化碳質量為y，則
CH3OH催化劑CO↑+2H2↑
32 28 4
32g y x
32/4=32g/x
x=4g
32/28=32g/y
y=28g
設反應2生成氫氣的質量為z，則
CO+H2O催化劑CO2+H2
28 2
28g z
28/2=28g/z
z=2g
則最終可制得氫氣質量為4g+2g=6g，錯誤；
D、氫氣燃燒只生成水，沒有污染，正確。
5. 下圖為我國不同年份的能源結構圖，下列說法不正確的是
A．氫氣是理想的清潔高能燃料
B．我國能源結構中清潔能源占比呈增加趨勢
C．煤、石油是可再生能源
D．加大水電、風電的開發利用有利于減少環境污染
【答案】C
【解析】A、氫氣燃燒產物為水，對環境無污染，且氫氣熱值高，但制取氫氣成分較高，且如何安全地儲存和運輸氫氣的問題沒有解決，因此氫氣是理想的清潔高能燃料，正確；
B、由圖示可知，我國能源結構中清潔能源占比呈增加趨勢，正確；
C、煤、石油在地球上的儲量有限，短時間內得不到補充，屬于不可再生能源，錯誤；
D、加大水電、風電的開發利用，可以減少化石燃料的使用，減少污染物的排放，有利于環境保護，正確。
6．為消除目前燃料燃燒時產生的環境污染，同時緩解能源危機，有關專家提出了利用太陽能制取氫能的構想(如圖所示)。下列說法正確的是
A．光分解催化劑是反應物 B．過程②是化學能轉化為電能
C．太陽能是不可再生能源 D．氫氣不易貯存和運輸，無開發利用價值
【答案】B
【解析】A、光分解催化劑是反應的催化劑，不是反應物，錯誤；
B、過程②是氫氣和氧氣點燃生成水，燃料電池將化學能轉化為電能，正確；
C、太陽能在短期內可以得到補充，是可再生能源，錯誤；
D、氫氣燃燒熱值高、燃燒產物只有水，不污染環境，是最清潔的高能燃料，有很高的開發利用價值，但是氫氣易燃易爆，不易貯存和運輸，目前對氫氣的運輸安全問題尚未解決，錯誤。
7. 水果電池通常是用金屬活動性較強的金屬做負極，用金屬活動性較弱的金屬做正極，利用水果汁內的有機酸與活潑金屬反應，導致回路中的電子定向移動形成穩定的電流。某學習小組用大小、形狀相同的銅片和鋅片為電極研究水果電池(如左下圖)，得到的實驗數據如表所示。下列說法錯誤的是
水果種類 果汁pH 電極間距離/cm 電流大小/μA
西紅柿 3.1 1 98.7
西紅柿 3.1 2 72.5
蘋果 3.8 2 27.2
橙子 3.5 2 X
A．該實驗說明電極間距離越小，產生的電流越小
B．表中X值范圍是27.2C．把水果換成鹽酸，也能達到相同的效果
D．該裝置將化學能轉化為電能
【答案】A
【解析】A、根據表格信息，其它條件相同，電極間距離越小，產生的電流越大，錯誤；
B、根據表格信息，其它條件相同，果汁pH越小，產生的電流越大，橙子的pH為3.5，位于西紅柿（pH為3.1）與蘋果（pH為3.8）之間，而使用西紅柿時，產生的電流為72.5A，使用蘋果時，產生的電流為27.2A，所以表中X值范圍是27.2C、根據題目信息，水果電池利用水果汁內的有機酸與活潑金屬反應，導致回路中的電子定向移動形成穩定的電流，所以把水果換成鹽酸，也能達到相同的效果，正確；
D、電池放電時將化學能轉化為電能，正確。
8. 給汽車開動和人的生命活動提供能量的兩個過程如圖所示，下列分析不正確的是
A．兩個過程都是通過劇烈氧化反應釋放出能量
B．在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料，可適當節省石油資源
C．碳循環和氧循環有利于維持大氣中氧氣和二氧化碳的相對穩定
D．葡萄糖氧化產生的二氧化碳若不能及時排出人體，則血液的碳酸含量增加
【答案】A
【解析】A、燃料燃燒過程比較劇烈，屬于劇烈的氧化反應，而呼吸作用比較緩慢，不易察覺，屬于緩慢氧化，錯誤；
B、在汽油中加入適量乙醇，能節省石油資源，正確；
C、碳循環和氧循環有利于維持大氣中氧氣和二氧化碳的相對穩定，正確；
D、葡萄糖氧化產生的二氧化碳若不能及時排出人體，二氧化碳能和水反應生成碳酸，則會使血液的碳酸含量增加，正確。
9. 某太陽能技術研究所利用太陽能聚光器獲得高能量太陽能，設計了熱化學循環反應兩步制取H2，其流程如圖所示，下列有關說法正確的是
A．整個循環過程中涉及到復分解反應和置換反應
B．反應II中涉及到Zn、H、O元素化合價的改變
C．理論上每18gH2O參與反應，最終生成32gO2
D．理論上，在反應過程中不需要補充鋅
【答案】D
【解析】A、由流程圖可知，鋅和水生成氫氣和氧化鋅，反應符合一種單質和一種化合物生成另一種單質和另一種化合物，屬于置換反應；氧化鋅分解生成氧氣和鋅，反應符合一變多，屬于分解反應，不涉及復分解反應，錯誤；
B、反應II是鋅和水生成氫氣和氧化鋅，反應前鋅中鋅元素化合價為0，反應前水中氫元素化合價為+1，氧元素化合價為-2，反應后氫氣中氫元素化合價為0，氧化鋅中氧元素化合價為-2，鋅元素化合價為+2，反應II中涉及到Zn、H化合價的改變，O元素化合價未改變，錯誤；
C、由流程圖可知，反應II關系式為Zn+H2O 1127℃ ZnO+H2↑，每18gH2O參與反應，生成氧化鋅的質量為18g×81/18=81g，反應I關系式為2ZnO 2027℃ 2Zn+O2↑，每81g氧化鋅，生成氧氣的質量為81g×32/162=16g，則理論上每18gH2O參與反應，最終生成16g O2，錯誤；
D、由流程圖可知，反應I生成鋅，反應II鋅參加反應，鋅可以循環使用，理論上，在反應過程中不需要補充鋅，正確。
10. 下列生活中做法正確的是

A．氫能源市域列車已廣泛應用 B．光伏發電相較火力發電可減少對環境的污染 C．用鐵桶配制波爾多液 D．燃氣燃燒出現黃色火焰，應調小進風口
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】A、由于氫氣的制取成本高和貯存困難，因此氫能源還未能廣泛應用，錯誤；
B、火力發電會產生大量的污染物，光伏發電相較火力發電可減少對環境的污染，正確；
C、配制波爾多液利用的是氫氧化鈣和硫酸銅反，而鐵金屬活動性比銅強，能夠與硫酸銅溶液發生反應，因此不能用鐵桶配制波爾多液，錯誤；
D、燃氣燃燒出現黃色火焰，說明燃氣沒有充分燃燒，要增大灶具的進風口，而不是減小灶具的進風口，錯誤。
11. “加氫幾分鐘，暢行數百里”，這是2021上海車展上為氫能源汽車打出的標語。氫能源汽車使用的是氫燃料電池（如圖所示）。電池工作時在催化劑的作用下，氫原子失去電子形成氫離子，穿過電極A通過電解液移動到電極B與氧離子結合形成水分子；而電子則從電極A經外部電路通過電動機到達電極B，形成電流。
（1）氫燃料電池工作時是將化學能直接轉化為______能。
（2）氫氣是氫燃料電池的原料，可以在用電低谷時，利用電網多余電能電解水來制取。已知1.2kg氫氣大約可供某款氫能源汽車行駛100km，請根據化學方程式計算，制取1.2kg氫氣至少需要電解多少質量的水______。
（3）氫燃料電池工作時，通過電動機的電流方向是：______。
（4）世界能源組織提出：在制氫過程中基本上沒有碳排放而得倒的氫氣稱為綠氫。下列方式可制得綠氫的是______。
A．水力發電制氫
B．太陽能發電制氫
C．火力發電制氫
D．核能發電制氫
【答案】（1）電 （2）10.8kg （3）B到A （4）ABD
【解析】（1）電池是將化學能轉化為電能的裝置，故氫燃料電池是將化學能直接轉化為電能；
（2）解：設制取1.2kg氫氣需要電解水的質量為x
2H2O通電H2↑+O2↑
36 4
x 1.2kg
36/4=x/1.2kg
x＝10.8kg
答：需要電解水的質量為10.8kg；
（3）由題目信息電子則從電極A經外部電路通過電動機到達電極B，形成電流，而電流的方向與電子的流向相反，故電動機內電流從B極到A極；
（4）在制氫過程中基本上沒有碳排放而得倒的氫氣稱為綠氫，；
A、水力發電制氫過程中不排放碳，可制得綠氫；
B、太陽能屬于清潔能源，太陽能發電制氫過程中不排放碳，可制得綠氫；
C、火力發電，燃燒化石燃料，排放二氧化碳，不能制得綠氫；
D、核能發電制氫過程中不排放碳，可制得綠氫。
12. 為防止全球變暖，我國承諾在2060年要實現“碳中和”。減少化石燃料的使用，開發利用氫能，下圖是利用太陽能制氫的示意圖
(1)上圖實現了能量之間的相互轉化，其中電解水的過程是由電能轉化為_______(填“化學能”或“熱能”)。
(2)從微觀的角度講，每2個水分子分解，會產生_______個氫氣分子。
(3)H2與CO2在一定條件下反應，生成CH3OH(甲醇)和H2O，該反應_______(填“屬于”或“不屬于”)置換反應。
(4)上圖中能夠循環使用的物質是_______(填化學式)。
【答案】（1）化學能 （2）2 （3）不屬于 （4）H2
【解析】（1）電解水的過程是電能轉化為化學能，因為水分解成氫氣和氧氣是非自發過程,需要外界補充能量,即電能,這部分能量主要儲存在產物——氫氣和氧氣中，即它們的化學能；
（2）從微觀上講，水通電時，每2個水分子可分解為2個氫氣分子；
（3）H2與CO2在一定條件下反應，生成CH3OH(甲醇)和H2O，置換反應是單質與化合物反應生成另外的單質和化合物的化學反應，該反應不屬于置換反應；
（4）上圖中能夠循環使用的物質是H2。
13.中國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。推廣氫能等新能源是減少碳排放的重要方式之一、由于自然界不存在可直接開采的氫氣資源，所以氫氣必須經過化石資源、水和生物質等含氫化合物獲取。這些制氫過程均需要輸入較高的能量，目前主要由不可再生的化石能源提供，也可由可持續的新能源提供，如圖1所示。
化石資源、生物質和水是主要的制氫原料，目前常見的生產氫氣方法如圖2所示，在各類化石資源中，高H/C原子個數比的甲烷是理想的制氫原料。
年位于蘭州新區的全球首套規模化（千噸級）合成“綠色”甲醇示范裝置，不僅可以回收二氧化碳，還能生產“液態陽光”，未來可替代化石能源。“液態陽光”是利用太陽能等可再生能源產生的電力來電解水，生產“綠色”氫能，并將二氧化碳加氫轉化為“綠色”甲醇等液體燃料。因此，形象地稱為“液態陽光”。
氫燃料車輛是氫能體系的重要標志，但研究高效率保存與釋放氫氣是目前工業上急需突破的技術問題。有文獻報道，納米鎂理論儲氫量為7.69%（質量分數），形成氫化鎂。氫化鎂在適當條件下可釋放出氫氣。
請回答下列問題：
(1)氫氣作為能源的優點是___________。
(2)本文中涉及化合物中H/C原子個數比最大的是___________（寫化學式）。
(3)綜合考慮各方面因素，未來以一次能源制氫氣最理想的方法是___________。
(4)氫化鎂的化學式為___________。
(5)寫出以CH4和CO2在一定條件下反應生產H2的化學方程式___________。
【答案】(1)無污染、資源豐富、熱值高等 (2)CH4 (3)太陽能光解水 (4)MgH2 (5) CH4+CO2一定條件2H2+2CO
【解析】 (1)氫氣燃燒產物只有水，比較環保，且資源豐富、熱值高，故是比較理想的能源；
(2)由化學式及資料可知，本文中涉及化合物中H/C原子個數比最大的是CH4；
(3)太陽能光解水制氫，可以節約能源，且無污染，是未來以一次能源制氫氣最理想的方法；
(4)納米鎂理論儲氫量為7.69%（質量分數），形成氫化鎂，設氫化鎂的化學式為MgxHy， y/(24x+y)×100%=7.69%，y=2x，氫化鎂的化學式為MgH2；
(5)甲烷和二氧化碳在一定條件下反應生成氫氣和一氧化碳，該反應的化學方程式為CH4+CO2一定條件2H2+2CO。
14. 釩電池、鋰離子電池、鈉離子電池等在新能源領域起著重要作用，共同推動著新能源革命大潮。以下為釩元素在周期表中的部分信息及釩、鋰、鈉的原子結構示意圖。
(1)釩屬于 （選填“金屬”或“非金屬”）元素，其相對原子質量為 。釩原子結構示意圖中的值是 。
(2)鋰、鈉兩種元素化學性質相似的原因是 。
(3)鋰離子電池常用磷酸亞鐵鋰作為電極材料，充電、放電原理為磷酸亞鐵鋰和磷酸鐵互相轉化。磷酸鐵(FePO4)中P化合價為 。
(4)鈉離子電池起導電作用的是鈉離子。鈉離子的符號是 ，鈉原子和鈉離子均屬于鈉元素，原因是 。
【答案】(1)金屬 50.94 11 (2)最外層電子數相同或最外層電子數均為1 (3)+5 (4)Na+ 質子數相同(合理即可)
【解析】（1）釩的元素名稱中帶有“钅”字旁，屬于金屬元素；元素周期表中的一格中，漢字下面的數字表示相對原子質量；其相對原子質量為50.94；在原子中，質子數等于電子數，由釩原子結構示意圖可知，x=23-2-8-2=11；
（2）元素的化學性質與原子的最外層電子數關系密切，鋰、鈉兩種元素化學性質相似的原因是 原子的最外層電子數相同或最外層電子數均為1；
（3）在磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）中，Li化合價為+1價，鐵的化合價為+2價、氧的化合價為-2價，設：P化合價為x，根據化合物中元素的化合價和為零，則 (+1)+(+2)+x+(-2)×4=0， x=+5；
（4）鈉原子的最外層電子數是1，小于4，易失去一個電子形成鈉離子，符號是Na+；元素是具有相同質子數（即核電荷數）的一類原子的總稱，鈉原子和鈉離子均屬于鈉元素，原因是質子數（或核電荷數）相同。15. 科技的發展離不開化學。
I.北京時間2024年4月25日，神舟十八號載人飛船發射成功！這是中國科技實力的又一次展現。天和核心艙內氣體組成和空氣成分基本一致，發射采用液氫和液氧作為助推劑。飛船座艙通過專用風機將座艙內部的空氣引入凈化罐，利用過氧化鈉(Na2O2)吸收二氧化碳，生成碳酸鈉和氧氣，凈化后的空氣再重新流回艙內。主電源儲能電池為鋰電池。
(1)天和核心艙內氣體組成中含量最多的物質是 (填化學式)。
(2)凈化罐中吸收二氧化碳的化學方程式 。
II.太陽能是清潔的可再生能源，儲能是持續、穩定地利用太陽能的重要途徑。目前，Ca(OH)2/CaO儲熱體系受到廣泛關注，其工作原理如圖1所示。在脫水反應器中，將太陽能以化學能的形式存儲起來：需要能量時，水合反應器中發生反應釋放熱量。圖2列舉了幾種儲熱體系的儲熱密度(單位質量儲熱材料的儲熱量)它們均借助物質相互轉化來實現能量的存儲和釋放。
(3)圖1中參與循環的元素共有 種。脫水反應器中Ca(OH)2發生反應的化學方程式為 。
(4)依據圖2數據可知，Ca(OH)2/CaO儲熱體系受到廣泛關注的原因為 。
III.氫氣是最理想的清潔能源，依據不同制取方式，可分為“綠氫”“灰氫”“藍氫”“紫氫”和“金氫”等。如圖帶你認識“多彩”的氫。
儲氫是實現氫能廣泛應用的重要環節，分為物理儲氫和化學儲氫，前者包括高壓氣態、低溫液態、吸附等儲存方式，后者將氫氣轉化為其他化合物進行儲存。“液氨儲氫”的原理是氫氣與氮氣在一定條件下生成液氨，進行儲存。
(5)屬于“綠氫”的是 (填字母)。
a.風能發電制氫 b.煤燃燒發電制氫 c.核能發電制氫
(6)從微觀角度解釋，氫氣能被壓縮儲存的原因是 。
(7)“液氨儲氫”屬于 (填“物理”或“化學”)儲氫。
【答案】(1)N2 (2)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 (3)3 Ca(OH)2 410～550℃ CaO+H2O (4)儲熱密度最高
(5)a (6)氫分子間的間隔較大，易被壓縮 (7)化學
【解析】（1）空氣中含量最多的氣體是氮氣，天和核心艙內氣體組成和空氣成分基本一致，故含量最多的是氮氣，化學式為N2；
（2）過氧化鈉(Na2O2)吸收二氧化碳，生成碳酸鈉和氧氣， 化學方程式為2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；
（3）由圖1可知，該系統利用了氫氧化鈣與氧化鈣、水的相互轉化，可以循環利用的元素有Ca、H、O三種；由圖可知在脫水反應器中，氫氧化鈣在410～550℃下分解生成氧化鈣與水，化學方程式為Ca(OH)2 410～550℃ CaO+H2O；
（4）依據圖2數據可知，Ca(OH)2/CaO儲熱密度最高，所以受到廣泛關注；
（5）“綠氫”：可再生能源發電制氫，風能屬于可再生能源，故選a；（煤炭發電制氫屬于灰氫，核能發電制氫屬于紫氫）
（6）從微觀角度解釋，氫氣能被壓縮儲存的原因是分子之間有間隔，且氣體分子的間隔較大，容易被壓縮，受壓后，氫分子之間的間隔變小；
（7）“液氨儲氫”的原理是氫氣與氮氣在一定條件下生成液氨，進行儲存，則“液氨儲氫”屬于化學儲氫。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共32張PPT)
第十一單元 化學與社會發展
魯教版化學(新教材)九年級下冊
第二節 化學與能源開發
通過分析氫氣用作燃料的優點，認識氫能是未來最理想的能源。
明確化學反應產生的能量也可以轉化為電能。
增強能源意識，強化關心自然、關心社會的責任感。
核
心
素
養
目
標
人類社會的發展離不開能源。目前人類利用最多的能源是煤、石油、天然氣等化石燃料，而化石燃料正面臨著日益枯竭的危機，且化石燃料的使用還會導致碳排放量的增加。開發利用清潔而又高效的新能源，是 21 世紀人類面臨的重要課題。
課堂導入
解決能源問題的措施
1.能源效率提升:
改進工業、交通、建筑和家庭的能源使用方式，采用節能技術和設備，減少能源浪費；
2.發展可再生能源:
投資并推廣太陽能、風能、水能和生物能源等，減少對化石燃料的依賴，政府可以提供激勵措施。
新能源——太陽能
太陽能是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自太陽的輻射能量，主要表現為常說的太陽光線。太陽能在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。其利用方式包括光熱轉換和光電轉換，太陽能發電是一種可再生能源，具有可再生、能量大、普遍的特點。
新能源——核能
核能發電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。核能發電時存在大量放射性物質，需要特殊的防護設施。核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中，因此核能發電不會造成空氣污染。構成核能發電成本的因素很多，包括基建投資費用、安全防護費用、核燃料費用，以及核電站退役處理費用。
新能源——風能
風能空氣流動所產生的動能，太陽能的一種轉化形式。風是由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力分布不平衡，在水平氣壓梯度的作用下，空氣沿水平方向運動形成的。一年中技術可開發的能量約5.3X10^13千瓦時，是可再生的清潔能源，儲量大、分布廣。
新能源——水能
水能是一種能源，是清潔能源，是綠色能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。水能是一種可再生能源，水能主要用于水力發電。水力發電將水的勢能和動能轉換成電能。以水力發電
的工廠稱為水力發電廠，簡稱水電廠，
又稱水電站。水力發電的優點是成本低、
可連續再生、無污染。缺點是分布受水
文、氣候、地貌等自然條件的限制大。
容易被地形、氣候等多方面的因素所影
響，國家還在研究如何更好的利用水能。
新能源——潮汐能
潮汐能海水周期性漲落運動中所具有的能量。其水位差表現為勢能，其潮流的速度表現為動能，這兩種能量都
可以利用，是一種可再生能源。
因月球引力的變化引起潮汐現象，
潮汐導致海水平面周期性地升降，
這種能量是永恒的、無污染的能
量。
清潔高效的氫能
一、
2022 年北京冬季奧運會的火炬“飛揚”是冬奧會重要的形象元素之一，其中一個科技亮點是采用氫氣作為燃料
探究新知
根據你所知道的有關氫氣的知識，就氫氣用作燃料的
優點與同學進行討論、交流：
氫氣燃燒產生的熱量；
2. 氫氣燃燒的產物；
3. 制取氫氣的原料； 4. ……
觀察思考11-1
認識氫氣燃料
優點:氫氣燃燒的熱值比化石燃料高很多， 而且氫氣可以由水制得， 燃燒后又生成水，不污染環境。因此，氫能是未來最理想的能源
缺點:氫氣的生產過程需要消耗大量的電能，生產成本高且儲存和運輸困難
理想的氫能源循環體系
用電解水的方法制取氫氣消耗電能太多，
成本太高。化學家正在積極研究如何以
低廉的成本制取大量的氫氣。其中，尋
找合適的光分解催化劑，使水在太陽光
的照射下分
解產生氫氣，
是最理想的
制氫方法。
理想的氫能源循環體系的意義在于:
（1）在光催化劑的作用下,通過水的分解實現由太陽能到化學能的轉變;
（2）通過燃料電池內的化學反應實現由化學能向電能的轉變。
氫氧燃料電池
氫氧燃料電池是以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變為電能的電池。
該電池實際上是一個能量轉換裝置，具有轉換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優點。
由于氫氣是一種易燃易爆的氣體，難液化，儲存和運輸既不方便也不安全，如何安全儲存氫氣是氫能開發研究的又一關鍵問題。目前，人們發現某些合金如 Ti-Fe、Ti-Mn、La-Ni 等都具有吸收氫氣的能力，其中 La-Ni 儲氫合金在常溫、0.152 MPa下就可
釋放出氫，已用于氫能汽車和燃料電池
中氫的儲存。新型儲氫合金材料的研制
和應用對氫能開發具有重要的意義。
氫氣的儲存
儲氫材料
儲氫材料是一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。氫在通常條件下以氣態形式存在, 且易燃、易爆、易擴散 ,使得人們在實際應用中要優先考慮氫儲存和運輸中的安全、高效和無泄漏損失,這就給儲存和運輸帶來很大的困難 。
應用廣泛
的化學電池
二、
化學電池隨處可見，如手機中的鋰電池，遙控器中的鋅錳干電池，電動汽車中的蓄電池等
探究新知
電池的分類及特點
1.按工作原理可將電池分為兩類 ：
（1）原電池:只能將化學能轉化為電能，不能充電，如普通干電池、堿性電池等。
（2）蓄電池:能夠將化學能轉化為電能，也可以將電能轉化為化學能儲存起來，如鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等。
2.電池的特點：
電池以體積小、電容量大、移動方便等特點，在現代社會的生產和生活中得到廣泛應用。
1.觀察干電池的剖面圖，查閱相關資料，了解這些物質分別
有什么作用？
2. 把一塊鋅片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。
活動探究11-1
化學反應能否產生電能
（1）碳棒正極:得電子，參與電化學反應
（2）鋅皮負極:失電子，發生氧化反應，釋放電子供給外電路
（3）二氧化錳:吸收正極產生的氫氣，防止極化現象
（4）炭黑:是導電劑，提高電池的導電性能
（5）氯化銨:是電解質，有助于維持電池內部的電化學反應，確保電池能夠正常釋放電流
現象:鋅片表面有氣泡生成，碳棒無變化
3. 用導線將上述實驗中的鋅片和碳棒連接起來，并在導線中間連接一個靈敏電流計，觀察現象。與步驟 2 中的現象對比，有何異同？由此你能得出什么結論？
實驗現象
化學方程式
電流計偏轉原因
能量轉化的形式
使用化學電源的優點
電流計的指針發生偏轉，鋅片表面變色，碳棒表面有氣泡產生
Zn + H2SO4 = H2↑+ ZnSO4
燒杯中發生了化學變化，在這種條件下化學變化可以產生電流，將化學能轉化為電能
化學能直接轉化為電能
提高能量的轉化效率，減少大氣污染
廢舊電池對環境的影響
廢舊電池的危害主要集中在重金屬上，如汞、鉛、鎘。這些物質泄漏出來進入水或土壤，就會通過各種途徑進入人體的食物鏈，最終帶來危害。因此務必要正確使 用電池，并妥善回收。
課堂達標
1.一種利用太陽能分解水
的原理如圖所示。下列
說法不正確的是（　　）
A．反應Ⅰ的化學方程式：I2+SO2+2H2O═2HI+H2SO4
B．理論上每生成2g H2，同時生成32g O2
C．反應Ⅲ中生成SO2和 O2的分子個數比為2：1
D．反應Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ在反應前后均有元素化合價發生改變
B
課堂達標
2.開發和利用新能源是國家能源戰略發展的方向。下列不屬于新能源的是（ ）
A．天然氣 B．核能
C．太陽能 D．風能
A
3.國家發改委、國家能源局等聯合印發了《“十四五”可再生能源發展規劃下列屬于可再生能源的是（ ）
A．風能 B．煤
C．天然氣 D．石油
A
課堂達標
4.下列關于能源的說法不正確的是（ ）
A．氫氣是21世紀的理想能源
B．科技發展可促進能源的開發利用
C．煤、石油和天然氣都屬于可再生能源
D．能源結構向多元、清潔和低碳方向轉型
C
課堂達標
5.樹立環保意識，踐行環境友好生活方式。下列做法中，不利于環境保護的是（ ）
A. 植樹造林擴大綠化面積 B. 減少自駕燃油汽車出行
C. 開發利用氫能等新能源 D. 進一步擴大燃煤發電
D
課堂達標
6.能源是一個國家經濟和民生的動力，也是持續發展不竭的源泉。在多樣化的能源中，屬于不可再生能源的是（ ）
A．太陽能 B．風能
C．天然氣 D．乙醇
C
課堂達標
7.目前，多數汽車使用的燃料主要是汽油，它是從化石燃料——_____中分離得到的產品。與其相比，氫燃料電池的使用具有下列優勢_____（選填字母）。
A.氫氣來源廣泛，可由空氣直接分離獲得
B.氫氣本身無毒，反應產物也不污染環境
石油
B
課堂達標
8.氫化鈣（CaH2）固體是一種儲氫材料。
氫化鈣通常用氫氣和鈣加熱制得，制備
氫化鈣固體的實驗裝置如圖 2 所示。
請閱讀下列資料后回答問題：
資料：a、堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物；
b、鈣遇水立即發生劇烈反應生成氫氧化鈣和氫氣；
c、氫化鈣遇水反應生成氫氧化鈣和氫氣。
①裝置 A 中生成氫氣的化學方程式為 。
②裝置 B 的作用是 。
③裝置 D 中導管E 的作用是 。
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
除去氫氣中混有的水蒸氣和HCl
平衡裝置內外氣壓
課堂達標
知識總結
1.地熱能、太陽能、風能、水能、核能、潮汐能、氫能是新型能源
4.氫能是未來最理想的能源——燃燒放熱多、產物無污染、原料來源廣
2.化學能通過化學反應可以轉化為電能、光能、熱能等
3.電池是一種將化學能轉化成電能的裝置
謝謝您的觀看
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