9.2 能源的综合利用【四大题型】-2024-2025学年九年级化学举一反三系列（沪教版2024）下册

第九章第2节 能源的综合利用 【题型1 化石燃料及其利用】 【题型2 清洁能源的开发】 【题型3 氢能的利用】 【题型4 化学电池的应用】 【题型1 化石燃料及其利用】 【例1】《天工开物·作咸》详细记载火井制盐过程：“西川有火井……但以长竹剖开去节合缝漆布，一头插入井底，其上曲接，以口紧对釜脐，注卤水釜中，只见火意烘烘，水即滚沸。启竹而试之，绝无半点焦意。” （1）“火井煮盐”燃烧的是天然气。天然气的主要成分为 （填化学名称），天然气属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）“合缝漆布”的目的是确保装置 良好，曲竹能导出井底的天然气，是利用了天然气密度比空气密度 的物理性质。 （3）“启竹而试之，绝无半点焦意”：曲竹没有半点烧焦。从燃烧条件分析，曲竹内天然气没有燃烧的原因是 。 【变式1-1】我们身边的下列物质不属于化石燃料的是 A．酒精 B．汽油 C．煤 D．天然气 【变式1-2】化石燃料面临被耗尽的危险，综合利用资源和开发新能源具有重要意义。 （1）化石燃料包括煤、石油和 等。目前居民生活中常用的气体燃料主要是煤气、液化石油气等。有时燃气灶的火焰会呈现黄色或橙色，锅底出现黑色，此时应 （填“调大”或“调小”）灶具的进风口，使燃料充分燃烧。 （2）煤燃烧时排放出SO2、NO2、CO2、CO等气体，其中能引发酸雨的气体有 。 （3）车用乙醇汽油能够在一定程度上减少汽车尾气的污染，请写出乙醇（C2H5OH）充分燃烧的化学方程式 。 （4）化石能源有限，我们要开发新能源。请你写出一种新能源 。 【变式1-3】2023年3月1日，中国海油对外宣布，我国渤海再获亿吨级大发现——渤中26－6油田。该油田为国内最大的变质岩潜山油田，也是我国第一大原油生产基地渤海油田连续3年勘探发现的亿吨级油田，进一步夯实了我国海上油气资源储量基础，对于保障国家能源安全具有重要意义。 （1）石油是古代海洋生物的遗骸经过长期复杂的变化而形成的，主要含有 元素。 （2）将石油加热炼制，利用石油中各成分的 不同，将它们分离可得到不同产品，该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （3）飞机使用的燃料——航空煤油，是石油分馏获得的，石油分馏还可以得到_______（填字母序号）。 A．柴油 B．煤焦油 C．沥青 D．润滑油 【题型2 清洁能源的开发】 【例2】下图为我国不同年份的能源结构图，下列说法不正确的是 A．加大水电、风电的开发利用有利于减少环境污染 B．我国能源结构中清洁能源占比呈增加趋势 C．利用石油分馏得到煤油、柴油等产品属于化学变化 D．液氢用作火箭燃料是因为氢气是高能燃料 【变式2-1】下列不属于新能源的是 A．石油 B．潮汐能 C．风能 D．太阳能 【变式2-2】阅读科普短文。 液态阳光，是指利用太阳能和风能等可再生能源，将二氧化碳和水转化为以甲醇（CH3OH）为代表的液态燃料和有机化学品。它可以取代传统化石能源，实现二氧化碳的循环利用。液态阳光概念示意图如下。 2020年，我国“千吨级液态阳光甲醇合成示范项目”投产运行。该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢制甲醇三个基本单元构成。标志着我国利用可再生能源制备液体燃料迈出了工业化的第一步。 甲醇作为液态阳光首要目标产物，能生产乙酸、烯烃等化学品，能用作内燃机燃料，也能用于燃料电池产生电能，还能通过重整反应释放出氢气。 （1）“液态阳光生产”利用的可再生能源是 （写一种）。 （2）“液态阳光甲醇合成示范项目”使用的初始原料是 和CO2。 （3）相比氢气，液体燃料甲醇的优点有 （写一条）。 【变式2-3】杭州亚运会开幕式的主火炬以零碳甲醇（CH3OH）作为燃料，惊艳国内外。零碳甲醇是太阳能的最佳载体，也被称为“液态阳光”。 （1）甲醇的制备：已知甲醇易溶于水，熔点-97.8℃，沸点64.7℃，零碳甲醇可以从工业尾气中捕集的二氧化碳和氢气反应制得。以下为反应的微观示意图（图示中甲乙的原子全部参加反应）： ①从微观角度分析，反应前后（渎“分子”或“原子”） 的种类不变，该反应的符号表达式为 ，该反应中，共有 种氧化物； ②甲醇中碳、氢原子的个数比为 ； ③加热甲醇与水的混合液体可将它们分离。该过程中，先汽化的是 。 （2）探究甲醇制备的催化剂：研究人员使用两种催化剂，探究了影响该反应效果的因素。反应效果可用甲醇的选择性衡量，数值越大反应效果越好，结果如图所示。 ①催化剂在该反应前后的质量和 都不会改变； ②由如图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、 、 ，上述因素中对反应效果影响最大的是 。 （3）甲醇的转化： 零碳甲醇之所以被成为"“液态阳光”。是指可以将水经太阳光分解制成，然后和空气中的CO2反应生成甲醇；而甲醇燃烧后生成的CO2又能继续反应再生成甲醇，实现了零污染零排放。结合上述材料，请说出两点使用该能源的重要意义 、 。 【题型3 氢能的利用】 【例3】阅读下面材料。 氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、天然气）制得的H2中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的氢气。电解水法制氢的能量转化如图所示，氚可用于核能发电，氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子。 氢气的储存有物理储氢和化学储氢。物理储氢包括加压储氢和吸附储氢。用物理方法将石墨进行剥离，得到的石墨烯可用于常温吸附氢气。锂氮化合物可用于化学储氢。 （1）下列有关氢能的说法不正确的是________（填字母）。 A．氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源 B．利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放 C．现阶段氢能已经能完全替代化石能源 （2）化石能源属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 （3）利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明氢气的沸点比CO的沸点 。 （4）①写出电解水法制氢的化学方程式： 。 ②氚属于 元素的一种原子。 ③下列示意图能表示氚原子的是 （填字母）。 （5）化合物中，Li的化合质量比，则x= 。 【变式3-1】中科院赣江创新研究院等开发出的高储氢密度和放氢速率的合金储氢材料，能延长手持氢气火炬的续航时间。下列关于氢气的说法不正确的是 A．氢气燃烧产生淡蓝色火焰 B．氢气燃烧不会产生污染物 C．点燃氢气发出爆鸣声说明氢气不纯 D．氢气燃烧实验不能用于探究水的组成 【变式3-2】阅读下面科普短文，回答相关问题。 绿色能源 “绿氢”是指由可再生能源（如太阳能、风能等）制成的氢气。与传统氢气相比，使用绿氢过程中也不会产生二氧化碳和其它空气污染物，对环境十分友好。 绿氢的生产过程主要分为两个步骤。首先是利用太阳能和风力等生产“绿电”，然后利用绿电电解水生产绿氢。但因为氢气的密度只有空气的十四分之一，如何安全、高效地储存和运输，成为绿氢取代传统能源的关键因素。 研究发现，某些金属材料具有特殊的晶体结构，使得氢原子容易进入其原子间隙中并与其形成金属氢化物，其贮氢量可达金属本身体积的倍。氢与这些金属的结合力很弱，一旦加热和改变氢气压强，氢即从金属中释放出来。这些储氢材料的发现和储氢技术的不断成熟，将使绿氢成为未来能源体系中的重要组成部分。 阅读分析，解决问题： （1）绿氢被称为21世纪的重要能源，其原因是 ，但目前仍没得到广泛使用的原因是 。 （2）绿氢在空气中燃烧的化学方程式为 。 （3）绿氢生产过程中要加入一定量的溶液，这样做的目的是 。 【变式3-3】阅读下面文章。 加快能源转型升级，发展新质生产力。氢气是最理想的清洁能源，依据不同制取方式，可分为“绿氢”“灰氢”“蓝氢”“紫氢”和“金氢”等。如图带你认识“多彩”的氢。 储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式，后者将氢气转化为其他化合物进行储存。“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨（），进行储存。储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。由于储氢合金都是固体，既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶，又不需存放液态氢那样极低的温度条件，需要储氢时，使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量；需要用氢时，通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，如同蓄电池的充、放电，因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。 依据上文，回答问题。 （1）液氨储氢过程中的化学方程式为 。 （2）属于“绿氢”和“紫氢”的分别是 和 （填字母）。 a.风能发电制氢     b.煤燃烧发电制氢    c.核能发电制氢 （3）从微观角度解释，氢气饱被压缩储存的原因是 。 （4）将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的 储存方式。 （5）储氢合金属于 （填“物理储氢”或“化学储氢”），其优点有 。 【题型4 化学电池的应用】 【例4】燃料电池汽车是指以可燃物与助燃物为原料，在电池装置中反应产生直流电，依靠电机驱动的汽车。如图是某氢氧燃料电池工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．氢氧燃料电池工作时氢原子和氧原子个数不变 B．氢氧燃料电池用作汽车的驱动电源可以减少空气污染 C．氢氧燃料电池工作时参与反应的氢分子和氧分子个数比为1：8 D．氢气制取成本高，且贮存困难可能是阻碍氢氧燃料电池广泛推广的主要原因 【变式4-1】下图是氢氧燃料电池工作原理：H2与O2在电池装置中反应产生直流电。下列说法正确的是 A．该电池中发生的反应与电解水相同 B．参加反应的两种分子的质量比为2：1 C．该电池具有清洁、安全、高效等特点 D．氢气来源广泛，价格低廉，易于储存 【变式4-2】如图是某种环保电热水器的装置示意图。 （1）请写出装置②内电解水的化学方程式 ； （2）太阳能电池负极连接的电极上生成气体是 。 （3）氢气和氧气在燃料电池中反应生成水，水中氧元素质量分数为 ； （4）氢气罐和氧气罐内气体物质的量之比为 。 （5）该装置中利用的绿色能源有 （只需写出一种）； （6）夜晚使用电热水器时，电能由哪个装置提供？ （填写编号）。 【变式4-3】阅读材料，回答问题。 1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属板的导线中有电流通过，制成了世界上第一块电池——伏特电堆。1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良，制成了如图1所示的 Zn-Cu电池。Zn-Cu电池几经变化，演变成现在的多种电池。其中用量最大是普通干电池，其结构如图2所示。普通干电池电压随使用时间而下降，直至报废，所以也称为一次性电池。 给电池以反向电流，使电池电压回升，能反复使用的电池为“蓄电池”，铅酸蓄电池充电时发生反应的化学方程式为：2PbSO4+______=PbO2+Pb+2H2SO4。纯电动汽车使用的就是各种蓄电池，其使用寿命与充电次数相关，2～6年不等，靠充电桩直接供电。2018年，我国的电力结构如图3所示，其中火电主要以燃煤为主。燃料电池又称“连续电池“，即只要活性物质连续地注入，就能不断地进行放电的一类电池，专用于燃料电池电动汽车（如图4）。氢燃料电池就是其中的一种，它靠氢气在空气中燃烧产生电能。电池的生产原料中含有汞、铅、镍等重金属，处理不当会造成污染。 （1）由图2可知普通干电池使用的金属材料有 。 （2）由图1可知Zn-Cu电池中发生反应的化学方程式为 。 （3）请补全反应的化学方程式：2PbSO4+ =PbO2+Pb+2H2SO4。 （4）目前，国家大力推广电动汽车的使用。关于这一举措，你认为下列说法正确的是_____（填字母）。 A．使用纯电动汽车可以减少化石燃料的使用 B．要想通过发展纯电动汽车改善环境，还必须减少火力发电 C．各种蓄电池的回收和处理是必须解决的问题 D．氢燃料电池汽车使用时对环境无污染 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第九章第2节 能源的综合利用 【题型1 化石燃料及其利用】 【题型2 清洁能源的开发】 【题型3 氢能的利用】 【题型4 化学电池的应用】 【题型1 化石燃料及其利用】 【例1】《天工开物·作咸》详细记载火井制盐过程：“西川有火井……但以长竹剖开去节合缝漆布，一头插入井底，其上曲接，以口紧对釜脐，注卤水釜中，只见火意烘烘，水即滚沸。启竹而试之，绝无半点焦意。” （1）“火井煮盐”燃烧的是天然气。天然气的主要成分为 （填化学名称），天然气属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）“合缝漆布”的目的是确保装置 良好，曲竹能导出井底的天然气，是利用了天然气密度比空气密度 的物理性质。 （3）“启竹而试之，绝无半点焦意”：曲竹没有半点烧焦。从燃烧条件分析，曲竹内天然气没有燃烧的原因是 。 【答案】 （1） 甲烷 不可再生 （2） 气密性 小 （3） 没有与氧气接触 【详解】 （1）化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂的变化而形成的，主要有煤、石油、天然气，是不可再生能源，其中天然气的主要成分是甲烷。故答案为：甲烷；不可再生； （2）“合缝漆布”的目的是确保装置的气密性良好，由于天然气密度比空气密度小，所以曲竹能导出井底的天然气。故答案为：气密性、小； （3）“启竹而试之，绝无半点焦意”：曲竹没有半点烧焦。从燃烧条件分析，曲竹内天然气没有燃烧的原因是没有与氧气接触；故答案为：没有与氧气接触； 【变式1-1】我们身边的下列物质不属于化石燃料的是 A．酒精 B．汽油 C．煤 D．天然气 【答案】A 【详解】化石燃料包括煤、石油、天然气。 故选：A。 【变式1-2】化石燃料面临被耗尽的危险，综合利用资源和开发新能源具有重要意义。 （1）化石燃料包括煤、石油和 等。目前居民生活中常用的气体燃料主要是煤气、液化石油气等。有时燃气灶的火焰会呈现黄色或橙色，锅底出现黑色，此时应 （填“调大”或“调小”）灶具的进风口，使燃料充分燃烧。 （2）煤燃烧时排放出SO2、NO2、CO2、CO等气体，其中能引发酸雨的气体有 。 （3）车用乙醇汽油能够在一定程度上减少汽车尾气的污染，请写出乙醇（C2H5OH）充分燃烧的化学方程式 。 （4）化石能源有限，我们要开发新能源。请你写出一种新能源 。 【答案】 （1） 天然气 调大 （2） SO2、NO2 （3） （4）太阳能（合理即可） 【详解】 （1）化石燃料包括煤、石油和天然气；燃气灶的火焰会呈现黄色或橙色，锅底出现黑色，说明燃料没有充分燃烧，则应调大灶具的进风口，进入更多的空气，使燃料充分燃烧。 （2）二氧化硫、二氧化氮（SO2、NO2）会引起酸雨。 （3）乙醇燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：。 （4）新能源有太阳能、地热能、潮汐能等。 【变式1-3】2023年3月1日，中国海油对外宣布，我国渤海再获亿吨级大发现——渤中26－6油田。该油田为国内最大的变质岩潜山油田，也是我国第一大原油生产基地渤海油田连续3年勘探发现的亿吨级油田，进一步夯实了我国海上油气资源储量基础，对于保障国家能源安全具有重要意义。 （1）石油是古代海洋生物的遗骸经过长期复杂的变化而形成的，主要含有 元素。 （2）将石油加热炼制，利用石油中各成分的 不同，将它们分离可得到不同产品，该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （3）飞机使用的燃料——航空煤油，是石油分馏获得的，石油分馏还可以得到_______（填字母序号）。 A．柴油 B．煤焦油 C．沥青 D．润滑油 【答案】 （1）碳、氢（或C、H） （2）沸点 物理 （3）ACD 【详解】 （1）石油是古代海洋生物的遗骸经过长期复杂的变化而形成的，主要含有碳、氢元素； （2）将石油加热炼制，利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离可得到不同产品，该过程没有新物质生成，属于物理变化； （3）石油分馏还可以得到柴油、汽油、煤油、溶剂油、沥青等；煤焦油是煤炭干馏的产物，故选ACD。 【题型2 清洁能源的开发】 【例2】下图为我国不同年份的能源结构图，下列说法不正确的是 A．加大水电、风电的开发利用有利于减少环境污染 B．我国能源结构中清洁能源占比呈增加趋势 C．利用石油分馏得到煤油、柴油等产品属于化学变化 D．液氢用作火箭燃料是因为氢气是高能燃料 【答案】C 【详解】A、加大水电、风电的开发利用，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，故A不符合题意 B、由图可知，我国能源结构中清洁能源占比呈增加趋势，故B不符合题意； C、利用石油分馏得到煤油、柴油等产品的过程是利用石油中各物质沸点不同进行的分离，中没有新物质的生成，属于物理变化，故C符合题意； D、液氢用作火箭燃料是因为氢气是高能燃料， 故D不符合题意。 故选C。 【变式2-1】下列不属于新能源的是 A．石油 B．潮汐能 C．风能 D．太阳能 【答案】A 【详解】潮汐能、风能、太阳能均属于新能源，石油是化石燃料，属于传统能源，故选：A。 【变式2-2】阅读科普短文。 液态阳光，是指利用太阳能和风能等可再生能源，将二氧化碳和水转化为以甲醇（CH3OH）为代表的液态燃料和有机化学品。它可以取代传统化石能源，实现二氧化碳的循环利用。液态阳光概念示意图如下。 2020年，我国“千吨级液态阳光甲醇合成示范项目”投产运行。该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢制甲醇三个基本单元构成。标志着我国利用可再生能源制备液体燃料迈出了工业化的第一步。 甲醇作为液态阳光首要目标产物，能生产乙酸、烯烃等化学品，能用作内燃机燃料，也能用于燃料电池产生电能，还能通过重整反应释放出氢气。 （1）“液态阳光生产”利用的可再生能源是 （写一种）。 （2）“液态阳光甲醇合成示范项目”使用的初始原料是 和CO2。 （3）相比氢气，液体燃料甲醇的优点有 （写一条）。 【答案】 （1）太阳能（合理即可） （2）水/H2O （3）便于储（贮）存和运输（合理即可） 【详解】 （1）根据短文内容，“液态阳光”是指利用太阳能和风能等可再生能源，将二氧化碳和水转化为以甲醇为代表的液态燃料和有机化学品。“液态阳光生产”利用的可再生能源是太阳能（或风能或其他某种可再生能源），故填：太阳能（合理即可）； （2）由短文可知，“千吨级液态阳光甲醇合成示范项目”由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢制甲醇三个基本单元构成。所以，该项目使用的初始原料是水（H2O）和CO2，故填：水或者H2O； （3）氢气贮存和运输较困难，相比氢气，液体燃料甲醇的优点有便于储（贮）存和运输或便于储（贮）存，或便于运输，或安全性高，故填：便于储（贮）存和运输（合理即可）。 【变式2-3】杭州亚运会开幕式的主火炬以零碳甲醇（CH3OH）作为燃料，惊艳国内外。零碳甲醇是太阳能的最佳载体，也被称为“液态阳光”。 （1）甲醇的制备：已知甲醇易溶于水，熔点-97.8℃，沸点64.7℃，零碳甲醇可以从工业尾气中捕集的二氧化碳和氢气反应制得。以下为反应的微观示意图（图示中甲乙的原子全部参加反应）： ①从微观角度分析，反应前后（渎“分子”或“原子”） 的种类不变，该反应的符号表达式为 ，该反应中，共有 种氧化物； ②甲醇中碳、氢原子的个数比为 ； ③加热甲醇与水的混合液体可将它们分离。该过程中，先汽化的是 。 （2）探究甲醇制备的催化剂：研究人员使用两种催化剂，探究了影响该反应效果的因素。反应效果可用甲醇的选择性衡量，数值越大反应效果越好，结果如图所示。 ①催化剂在该反应前后的质量和 都不会改变； ②由如图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、 、 ，上述因素中对反应效果影响最大的是 。 （3）甲醇的转化： 零碳甲醇之所以被成为"“液态阳光”。是指可以将水经太阳光分解制成，然后和空气中的CO2反应生成甲醇；而甲醇燃烧后生成的CO2又能继续反应再生成甲醇，实现了零污染零排放。结合上述材料，请说出两点使用该能源的重要意义 、 。 【答案】 （1） 原子 H2+CO2CH3OH+H2O 两/2/二 1：4 甲醇/CH3OH （2） 化学性质 温度 二氧化碳和氢气的比例 催化剂的种类 （3） 利用了绿色可再生的太阳能 燃烧生成的二氧化碳又被循环利用等 【详解】 （1）‌①从微观角度来看，化学反应前后原子的种类不变，而分子的种类会发生变化‌； 反应是氢气和二氧化碳在催化剂的作用下生成甲醇和水，符号表达式为：H2+CO2CH3OH+H2O； ‌氧化物‌是指由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，根据符号表达式，二氧化碳和水符合条件。②甲醇中碳、氢原子的个数比为1:4。③甲醇的沸点比水低，加热甲醇与水的混合液体，先汽化的是甲醇。 （2）①催化剂在该反应前后的质量和化学性质都不会改变； ②由如图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、温度、二氧化碳和氢气的比例； 由图可知。催化剂的种类这个因素对反应效果影响最大。 （3）使用该能源的重要意义：利用了绿色可再生的太阳能、燃烧生成的二氧化碳又被循环利用（答案合理即可）。 【题型3 氢能的利用】 【例3】阅读下面材料。 氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、天然气）制得的H2中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的氢气。电解水法制氢的能量转化如图所示，氚可用于核能发电，氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子。 氢气的储存有物理储氢和化学储氢。物理储氢包括加压储氢和吸附储氢。用物理方法将石墨进行剥离，得到的石墨烯可用于常温吸附氢气。锂氮化合物可用于化学储氢。 （1）下列有关氢能的说法不正确的是________（填字母）。 A．氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源 B．利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放 C．现阶段氢能已经能完全替代化石能源 （2）化石能源属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 （3）利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明氢气的沸点比CO的沸点 。 （4）①写出电解水法制氢的化学方程式： 。 ②氚属于 元素的一种原子。 ③下列示意图能表示氚原子的是 （填字母）。 （5）化合物中，Li的化合质量比，则x= 。 【答案】 （1）C （2）不可再生 （3）低 （4） 氢 A （5）3 【详解】 （1）A、氢气燃烧只生成水，产物无污染，所以氢能是一种清洁能源，故A不符合题意； B、利用太阳能发电并电解水的过程中没有二氧化碳产生，可实现二氧化碳零排放，故B不符合题意； C、氢气的制取成本太高，储存比较困难，所以现阶段氢能还不能替代化石能源，故C符合题意； 故选C； （2）化石能源的形成需要漫长的时间，属于不可再生能源，故填：不可再生； （3）利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的氢气，说明氢气的沸点比CO的沸点低，故填：低； （4）①水电解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为，故填：； ②元素是具有相同质子数一类原子的总称。氚原子中有一个质子，所以氚属于氢元素的一种原子，故填：氢； ③氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子，则下列示意图能表示氚原子的是A，故填A； （5）化合物LixN中，Li的化合质量比m（Li）:m（N）=7x:14=3:2，则x=3，故填：3。 【变式3-1】中科院赣江创新研究院等开发出的高储氢密度和放氢速率的合金储氢材料，能延长手持氢气火炬的续航时间。下列关于氢气的说法不正确的是 A．氢气燃烧产生淡蓝色火焰 B．氢气燃烧不会产生污染物 C．点燃氢气发出爆鸣声说明氢气不纯 D．氢气燃烧实验不能用于探究水的组成 【答案】D 【详解】A.纯净的氢气能够在空气中安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，故选项说法正确，不符合题意； B.氢气燃烧，生成物只有水，水对空气无污染，故选项说法正确，不符合题意； C.点燃不纯净的氢气，当氢气在空气中的体积浓度处于氢气的爆炸极限，就会发生爆炸，因此，点燃少量不纯的氢气发出爆鸣声说明氢气不纯，故选项说法正确，不符合题意； D.氢气燃烧是指氢气（由氢元素组成）与氧气（由氧元素组成）在点燃条件下，生成水，根据质量守恒定律的宏观实质：化学反应前后，元素组成不变得出，水是由氢元素和氧元素组成，因此，该实验能用于探究水的组成，故选项说法错误，符合题意，故选 D。 【变式3-2】阅读下面科普短文，回答相关问题。 绿色能源 “绿氢”是指由可再生能源（如太阳能、风能等）制成的氢气。与传统氢气相比，使用绿氢过程中也不会产生二氧化碳和其它空气污染物，对环境十分友好。 绿氢的生产过程主要分为两个步骤。首先是利用太阳能和风力等生产“绿电”，然后利用绿电电解水生产绿氢。但因为氢气的密度只有空气的十四分之一，如何安全、高效地储存和运输，成为绿氢取代传统能源的关键因素。 研究发现，某些金属材料具有特殊的晶体结构，使得氢原子容易进入其原子间隙中并与其形成金属氢化物，其贮氢量可达金属本身体积的倍。氢与这些金属的结合力很弱，一旦加热和改变氢气压强，氢即从金属中释放出来。这些储氢材料的发现和储氢技术的不断成熟，将使绿氢成为未来能源体系中的重要组成部分。 阅读分析，解决问题： （1）绿氢被称为21世纪的重要能源，其原因是 ，但目前仍没得到广泛使用的原因是 。 （2）绿氢在空气中燃烧的化学方程式为 。 （3）绿氢生产过程中要加入一定量的溶液，这样做的目的是 。 【答案】 （1） 资源丰富、可再生、燃烧产物无污染 储存和运输较困难 （2） （3）增强导电性 【详解】 （1）绿氢被称为21世纪的重要能源，它的优点是来源广、热值高、无污染等；由短文可知，因为氢气的密度只有空气的十四分之一，如何安全、高效地储存和运输，成为绿氢取代传统能源的关键因素，故目前没得到广泛使用的原因是储存和运输较困难； （2）氢气在氧气燃烧生成水，化学方程式为； （3）绿氢生产过程中要加入一定量的NaOH溶液，增强溶液的导电性，加速水的电解过程； 【变式3-3】阅读下面文章。 加快能源转型升级，发展新质生产力。氢气是最理想的清洁能源，依据不同制取方式，可分为“绿氢”“灰氢”“蓝氢”“紫氢”和“金氢”等。如图带你认识“多彩”的氢。 储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式，后者将氢气转化为其他化合物进行储存。“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨（），进行储存。储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。由于储氢合金都是固体，既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶，又不需存放液态氢那样极低的温度条件，需要储氢时，使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量；需要用氢时，通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，如同蓄电池的充、放电，因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。 依据上文，回答问题。 （1）液氨储氢过程中的化学方程式为 。 （2）属于“绿氢”和“紫氢”的分别是 和 （填字母）。 a.风能发电制氢     b.煤燃烧发电制氢    c.核能发电制氢 （3）从微观角度解释，氢气饱被压缩储存的原因是 。 （4）将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的 储存方式。 （5）储氢合金属于 （填“物理储氢”或“化学储氢”），其优点有 。 【答案】 （1） （2） a c （3）分子之间存在间隔 （4）低温液态 （5） 化学储氢 简便易行 【详解】 （1）“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨（ NH3 ），进行储存，即氢气与氮气在一定条件下生成氨气，反应的化学方程式为：，故填：。 （2）“绿氢”：可再生能源发电制氢，风能、太阳能都属于可再生能源，“紫氢”：核能发电制氢，故①填：a，②填：c。 （3）从微观角度解释，氢气能被压缩储存的原因是分子之间有间隔，受压后，分子之间的间隔变小，故填：分子之间存在间隔。 （4）储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式，后者将氢气转化为其他化合物进行储存。将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的低温液态储存方式，故填：低温液态。 （5）储氢合金都是固体，储氢时，使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量，则储氢合金属于化学储氢，需要用氢时，通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，如同蓄电池的充、放电，因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法，故①填：化学储氢，②填：简便易行。 【题型4 化学电池的应用】 【例4】燃料电池汽车是指以可燃物与助燃物为原料，在电池装置中反应产生直流电，依靠电机驱动的汽车。如图是某氢氧燃料电池工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．氢氧燃料电池工作时氢原子和氧原子个数不变 B．氢氧燃料电池用作汽车的驱动电源可以减少空气污染 C．氢氧燃料电池工作时参与反应的氢分子和氧分子个数比为1：8 D．氢气制取成本高，且贮存困难可能是阻碍氢氧燃料电池广泛推广的主要原因 【答案】C 【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，则氢氧燃料电池工作时氢原子和氧原子个数不变，故A说法正确； B、氢氧燃料电池工作时氢气和氧气点燃生成水，对环境无污染，故B说法正确； C、氢氧燃料电池工作时氢气和氧气点燃生成水，化学方程式为：，参与反应的氢分子和氧分子个数比为2：1，故C说法错误； D、氢气可通过电解水制取，氢气的制取成本高，且氢气是气体，贮存困难，是阻碍氢氧燃料电池广泛推广的主要原因，故D说法正确； 故选：C。 【变式4-1】下图是氢氧燃料电池工作原理：H2与O2在电池装置中反应产生直流电。下列说法正确的是 A．该电池中发生的反应与电解水相同 B．参加反应的两种分子的质量比为2：1 C．该电池具有清洁、安全、高效等特点 D．氢气来源广泛，价格低廉，易于储存 【答案】C 【分析】根据氢氧燃料电池工作原理示意图可知，工作原理是氢气与氧气生成水，反应的化学方程式为：。 【详解】A、由氢氧燃料电池工作原理示意图可知，在氢氧燃料电池发生的反应是氢气与氧气反应生成水，电解水是在通电条件下，水分解生成氢气和氧气，故说法错误； B、由可知，加反应的两种分子的质量比为4:32=1:8或8:1，故说法错误； C、氧燃料电池工作是氢气与氧气生成水，产物对环境没有污染，因此氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点，故说法正确； D、氢气是气体，且分子很小，有可燃性，所以不易于储存，故说法错误。 故选C。 【变式4-2】如图是某种环保电热水器的装置示意图。 （1）请写出装置②内电解水的化学方程式 ； （2）太阳能电池负极连接的电极上生成气体是 。 （3）氢气和氧气在燃料电池中反应生成水，水中氧元素质量分数为 ； （4）氢气罐和氧气罐内气体物质的量之比为 。 （5）该装置中利用的绿色能源有 （只需写出一种）； （6）夜晚使用电热水器时，电能由哪个装置提供？ （填写编号）。 【答案】 （1） （2）氢气/H2 （3）88.9% （4）1∶8 （5）太阳能（合理即可） （6）③ 【详解】 （1）电解水生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：； （2）水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，太阳能电池负极连接的电极上生成气体是氢气（或H2）； （3）水中氧元素质量分数=； （4）根据化学方程式可知，氢气罐和氧气罐内气体物质的量之比为1∶8； （5）该装置中利用的绿色能源有太阳能； （6）夜晚使用电热水器时，电能由燃料电池提供，即装置③。 【变式4-3】阅读材料，回答问题。 1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属板的导线中有电流通过，制成了世界上第一块电池——伏特电堆。1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良，制成了如图1所示的 Zn-Cu电池。Zn-Cu电池几经变化，演变成现在的多种电池。其中用量最大是普通干电池，其结构如图2所示。普通干电池电压随使用时间而下降，直至报废，所以也称为一次性电池。 给电池以反向电流，使电池电压回升，能反复使用的电池为“蓄电池”，铅酸蓄电池充电时发生反应的化学方程式为：2PbSO4+______=PbO2+Pb+2H2SO4。纯电动汽车使用的就是各种蓄电池，其使用寿命与充电次数相关，2～6年不等，靠充电桩直接供电。2018年，我国的电力结构如图3所示，其中火电主要以燃煤为主。燃料电池又称“连续电池“，即只要活性物质连续地注入，就能不断地进行放电的一类电池，专用于燃料电池电动汽车（如图4）。氢燃料电池就是其中的一种，它靠氢气在空气中燃烧产生电能。电池的生产原料中含有汞、铅、镍等重金属，处理不当会造成污染。 （1）由图2可知普通干电池使用的金属材料有 。 （2）由图1可知Zn-Cu电池中发生反应的化学方程式为 。 （3）请补全反应的化学方程式：2PbSO4+ =PbO2+Pb+2H2SO4。 （4）目前，国家大力推广电动汽车的使用。关于这一举措，你认为下列说法正确的是________（填字母）。 A．使用纯电动汽车可以减少化石燃料的使用 B．要想通过发展纯电动汽车改善环境，还必须减少火力发电 C．各种蓄电池的回收和处理是必须解决的问题 D．氢燃料电池汽车使用时对环境无污染 【答案】 （1）铜帽、锌筒 （2） （3）2H2O （4）ABCD 【详解】 （1）普通干电池使用的金属材料有铜帽、锌筒，密封塑料属于合成材料，碳棒属于无机非金属材料。 （2）Zn-Cu电池中硫酸和锌反应产生硫酸锌和氢气，发生反应的化学方程式为。 （3）由质量守恒定律可知，反应前后原子种类与数目不变，反应前有：2个铅原子、2个硫原子、8个氧原子；反应后有：2个铅原子、2个硫原子、10个氧原子和4个氢原子，所以方框处添加的内容是2H2O； （4）A、使用纯电动汽车可以减少化石燃料的使用，正确； B、要想通过发展纯电动汽车改善环境，还必须减少火力发电，正确； C、电池的生产原料中含有汞、铅、镍等重金属，处理不当会造成污染。各种蓄电池的回收和处理是必须解决的问题，正确； D、氢气燃烧产生水，氢燃料电池汽车使用时对环境无污染，正确； 故选ABCD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$