9.2 能源的综合利用（专项训练）化学新教材沪教版九年级下册

第2节 能源的综合利用 题型01能源及其分类 题型02 化石燃料及其利用 题型03 甲烷 题型04 清洁能源的开发利用 题型05 氢能 题型06 化学电池的应用 题型01 能源及其分类 1．能源：像化石燃料、太阳能、地热能、风能、电能、核能等能够提供能量的物质或资源 , 都是能源。 2. 能源的分类 分类依据 类别 举例 可否循环再生 可再生能源 太阳能、风能、地热能等 不可再生能源 化石燃料、电能、核能等 【典例1】我们使用的能源按获取的途径可以进行分级：自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其他能源或物质间接制取的能源称为二级能源。如氢气属于高效、无污染的二级能源，是因为自然界中直接存在的氢气很少。下列有关叙述正确的是 A．天然气属于一级能源 B．煤属于二级能源 C．家用电器使用的电属于一级能源 D．水力属于二级能源 【变式1-1】下列有关燃料与能源的说法正确的是 A．石油是一种清洁能源 B．煤是一种可再生能源 C．发现燃气泄漏后应立即打开排气扇通风 D．氢气是一种理想的高能燃料 【变式1-2】下列有关资源、能源的叙述正确的是 A．地壳中含量最多的元素是硅 B．石油经加热炼制可得到汽油、柴油、煤焦油等 C．人们正在利用和开发的其他能源有太阳能、风能、地热能、干冰等 D．海洋中蕴藏着丰富的化学资源，海水中含有的化学元素有80多种 【变式1-3】下列关于能源的说法不正确的是 A．天然气是不可再生能源 B．太阳能电池利用了光热转换 C．石油炼制得到汽油和工业制氧气的主要过程都是物理变化 D．氢能源具有无污染，热值高等优点 题型02 化石燃料及其利用 煤 石油 天然气 组成 成分复杂的固态混合物，主要含碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素 成分复杂的液态混合物，主要含碳、氢元素，还含有氧、氮、硫等元素 含有多种由碳、氢元素组成的化合物，主要成分为甲烷 综合利用 【典例2】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是 A．都属于化石燃料，都是不可再生的能源 B．主要成分都含有碳元素，都属于混合物 C．从煤中获得焦炭、煤焦油和焦炉气的过程是物理变化 D．将石油按照沸点的不同进行分馏，得到柴油、煤油等产品 【变式2-1】下列物质属于化石燃料的是 A．柴草 B．天然气 C．酒精 D．一氧化碳 【变式2-2】化学兴趣小组开展了“调查家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动，小华了解到家用燃料的变迁历程如下图所示。下列说法不正确的是 A．煤、石油、天然气都属于不可再生能源 B．将煤制成蜂窝煤，是为了增大与氧气的接触面积，使其燃烧更充分 C．石油气经压缩储存在钢瓶中，该过程中分子体积发生改变 D．做完饭后关闭天然气阀门熄灭火焰，灭火原理为隔离可燃物 【变式2-3】某项目小组围绕“家用燃料的变迁与合理使用”展开项目式学习。请回答下列问题： (1)家用燃料历经柴草→煤→液化石油气→天然气的变迁。煤燃烧产生的含硫气体溶于雨水，会引发的环境问题是 。 (2)液化石油气是石油炼制的产物，石油属于化石燃料，因此液化石油气是 (填“可再生能源”或“不可再生能源”)。 (3)分析家用燃料的变迁，请你预测未来燃料应具有的特点。(写出一条即可) 题型03 甲烷 实验目的 1. 知道甲烷具有可燃性 2. 了解甲烷是由碳、氢两元素组成 实验原理 实验步骤 观察甲烷的颜色、状态。在导管口点燃甲烷(点燃前须先验纯),在火焰上方罩一个干燥的烧杯。过一会儿观察烧杯内壁上的现象。再迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内加入少量澄清石灰水，振荡。 实验现象 甲烷是无色无味的气体。点燃甲烷时，产生蓝色火焰。干燥的烧杯内壁出现水珠。迅速把烧杯倒转过来，加入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊。 实验结论 甲烷具有可燃性,燃烧生成二氧化碳和水;甲烷是由碳元素和氢元素组成的。 注意事项： 1.点燃甲烷前要验纯，因为不纯的甲烷点燃时可能发生爆炸(在空气中的爆炸极限为5%~15.4%)。 2.烧杯要冷而干燥，若烧杯湿润，则观察不到烧杯内壁有水珠生成。 3.观察到烧杯内壁有水珠出现后，要迅速倒转烧杯向烧杯中注入澄清石灰水，防止生成的二氧化碳气体逸出，导致澄清石灰水不变浑浊，无法检验生成的二氧化碳。 【典例3】海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰。可燃冰具有热值高，储量巨大等优点，有望成为未来新能源。 (1)可燃冰的主要成分是甲烷水合物，甲烷具有的化学性质是 。 (2)可燃冰作为能源的优点是 。 (3)可燃冰主要分布在海底和冻土层。请分析青藏高原和四川盆地两处中可能存在可燃冰的地方是 ，理由是 。 【变式3-1】有关“天然气”描述正确的是 (不定项) A．属于化合物 B．属于不可再生能源 C．有刺激性气味 D．燃烧后只生成二氧化碳 【变式3-2】2025年广州全运会的主火炬火种采用可燃冰，其主要成分是甲烷，甲烷燃烧时发生化学反应的微观示意图如下图所示。 (1)写出该反应的化学方程式： 。 (2)将图B的微观粒子示意图补充完整 。 (3)甲烷中含有碳元素和氢元素，碳元素与氢元素的本质区别为 。 (4)甲烷的实验室制取原理为，其中X的化学式为 。 (5)天然气的主要成分为甲烷，液化天然气是天然气经压缩、冷却至后变成的液体。从微观角度解释此过程发生变化的是 。 (6)下列可燃物完全燃烧的生成物，与甲烷燃烧生成物完全相同的是___________。(填序号，可多选) A． B．CO C． D． 【变式3-3】能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。请回答下列问题。 (1)社会发展离不开优质能源开发。下列属于不可再生能源的是___________(填字母)。 A．煤 B．石油 C．氢气 D．天然气 (2)我国近几十年来家庭燃料变迁：煤或木柴→液化石油气或管道煤气→天然气→新能源。 ①天然气的主要成分是 (填化学式)。 ②充分燃烧天然气和煤各1kg产生CO2和SO2的质量如图所示。 推广“利用天然气代替煤作家庭燃料”，分析文献资料可知实施该项举措的科学依据是 。为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方，这是由于天然气的密度比空气 (填“大”或“小”)。 ③请列举一例可利用的新能源： 。 题型04 清洁能源的开发利用 1. 太阳能 (1) 太阳能的利用：绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间接利用太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收和利用的太阳能。 2.生物质能 (1) 概念：生物质能是太阳能经过植物的光合作用以有机物质的形式固定下来的能源，这些有机物质通常称为生物质。 (2)生物质能的应用：可以将生物质作为燃料燃烧，也可以借助化学方法将生物质转化为沼气、乙醇等 , 作为燃料使用。 (3)乙醇 ①俗称酒精，化学式为 C2H6O，是一种无色透明、具有特殊香味的液体。乙醇易挥发 , 能与水以任意比例互溶，是工业上重要的溶剂。 ②乙醇在空气中易燃烧 , 燃烧时产生淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。 3.氢能 【典例4】航天器开展工作时所使用的能源种类及特点： (1)太阳能：太阳能是航天器最常用的能源之一。通过太阳能电池板将太阳能转化为 。其特点是取之不尽、用之不竭，是航天器长期任务中的主要能源，但在阴影区时无法发电。 (2)化学能：主要是利用 （如蓄电池）提供能量。特点是能够提供短时高功率需求，在宇宙飞船着陆或发射等关键阶段使用；存储有限；有使用寿命限制，需要定期更换。 (3)核能：核能作为一种高效的能源形式，也被应用于航天器中。核电池（如放射性同位素热电发生器，RTG）利用放射性同位素的衰变产生的 能转化为 能，为航天器提供持续而稳定的电力供应。其特点：工作寿命 、性能可靠，适用于长期任务和远离太阳的探测任务；但成本高，技术复杂，有一定的安全和环境风险。 【变式4-1】我国“液态阳光”技术以二氧化碳和氢气为原料，在催化剂作用下合成液体燃料甲醇(CH₃OH)，生产过程如图所示。 (1)写出在电解装置中的化学方程式 ，反应类型是 反应。 (2)请写出合成甲醇的化学方程式 。 (3)在合成和使用甲醇的过程中，可循环利用的物质是 。 (4)该反应的应用价值是 (答一条)。 【变式4-2】阅读下面科普短文。 能源塑造了人类命运，化石能源不可再生，未来的能源在哪里？ 太阳能与风能是当前应用最广泛、成熟的新能源，依托的是太阳光与风力转化的能量。图1是2025年9月末我国各类型发电装机容量占比图。 氢能地位愈发重要，2025年1月实施的《中华人民共和国能源法》将其纳入国家能源体系。2024年中国全年氢气产量超3650万吨，同比增长3.5%，其中，电解水制氢同比增长约9.7%，而可再生能源电解水制氢，中国已逐步成为全球该领域的产业引领者。图2是2024年中国氢气生产结构图。 模拟太阳的聚变反应释放能量被誉为人类的“终极能源”。中国自主制造的“人造太阳”大科学装置“东方超环”利用的是核聚变，2025年初，实现了1亿摄氏度1066秒高约束等离子体运行。2025年11月，中国紧凑型聚变能实验装置(BEST)研究计划启动，其原理如图3，预计2027年底建成。 未来能源并非遥不可及，而是正在推进的现实。中国正以开放、务实、创新的姿态，迈向清洁、低碳、安全、高效的能源未来。 依据文章内容回答下列问题。 (1)判断下列说法是否正确(填“对”或“错”)。 ① 由图1可以得出，发电装机容量风能高于太阳能。 ② 截至2024年，化石能源制氢仍占氢气生产的主要地位。 (2)电解水制氢气和氧气反应的化学方程式为 。 (3)图3中，“”表示的是 (填“电子”“质子”或“中子”)。 (4)氚与氦的本质区别是 。 【变式4-3】当前是新能源和可再生能源的革命。我国氢能按如图规划发展迅速： (1)通过反应CH4+CO22CO+2H2制备的氢能属于哪一类 ？ (2)工业上用电解水的方法制取氢气的化学方程式是 ？ (3)氢能潜力巨大，但在生活中未能广泛应用，原因是 ？ 题型05 氢能 （1）氢能被人们看作是理想的“绿色能源”，其优点： ①热值大： 氢气完全燃烧放出的热量是等质量甲烷完全燃烧放出热量的 2 倍多。 ②原料来源广： 水可以作为制取氢气的原料(可分解水制取氢气)， 资源不受限制。 ③产物无污染： 氢气的燃烧产物是水，不会污染环境。 （2）氢气制备 锌与稀硫酸反应制取氢气的化学方程式为：Zn + S = ZnS +↑通电 电解水制取氢气的化学方程式为：2O 2↑ + ↑ 【典例5】阅读下面科普短文，回答问题。 目前制氢的方法主要有化石能源制氢、电解水制氢和乙醇裂解制氢等。由化石能源制得的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H2。电解法制氢的能量转化如图1所示。乙醇裂解制氢会受到反应温度、催化剂种类等多种因素的影响。科研人员研究相同温度下裂解乙醇制备氢气时，催化剂中Mo与Fe最佳质量比的实验结果如图2，氢气产率越高，说明催化剂效果越好。 (1)目前制氢的方法主要有化石能源制氢、 制氢和乙醇裂解制氢等。 (2)化石能源包括煤、石油和天然气。它们属于 能源（填“可再生”或“不可再生”）。 (3)利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明H2的沸点比CO的沸点 （填“低”或“高”）。 (4)根据图2可知，在相同温度下、相同时间内，裂解乙醇制氢气所需的催化剂中Mo－Fe的最佳质量比为 。 【变式5-1】新能源汽车已经走进我们的生活，与传统汽车的燃料来源于化石燃料不同，新能源汽车的能量来源更加多元化，如氢燃料汽车以氢气为燃料，我国新能源汽车发展迅速，未来可期。回答下列问题： (1)传统汽车的燃料来源于化石燃料，列举一种常见的化石燃料： 。 (2)氢能作为一种新能源。写出氢气作为新能源的优点： （答一点即可）。写出实验室制取氢气的反应的化学方程式： 。 【变式5-2】氢气是非常理想的清洁能源，用廉价的方法制氢气是许多科学家的愿望。下图就是一种比较经济的制取氢气的新工艺流程。 (1)在制得氢气和氧化铝()的反应中，金属镓的作用可能是 。 (2)①氧化铝借助太阳能重新变成氧气与金属铝，该反应的化学方程式是 ，②所属的基本反应类型是 。 (3)该生产流程中，可循环利用的物质有 （填一种）。 (4)氢气作为理想的清洁能源有哪些优点 （填一条） 【变式5-3】能源和环境问题日益成为人们关注的焦点。 (1)化石燃料包括 、石油和天然气，它们属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)神舟十七号载人飞船使用的火箭推进剂是偏二甲肼（）和四氧化二氮（），反应的化学方程式为，则X的化学式是 。 (3)日常生活中偶尔会观察到燃气灶火焰呈黄色，此时需要调大灶具的进风口，说明使燃料充分燃烧的条件是 ；汽车化油器使汽油雾化后进入内燃机气缸，这是通过 的方法使汽油充分燃烧的。 (4)下图是工业制取，存储氢气的示意图。 ①反应Ⅰ所属的基本反应类型是 。 ②循环制氢中不断消耗的物质是 （填化学式）。 ③反应Ⅲ中生成的是氢能源汽车的供能剂，中氢元素的化合价是 。 题型06 化学电池的应用 常见的化学电池 类别 特性 应用领域 干电池 因填装的化学物质是不能流动的糊状物而得名，使用方便 电筒、电子钟等，以及国防、科研、航空等 蓄电池 是一种能够通过化学反应实现再充电的装置 铅蓄电池较为常见，常用于车辆电力系统、移动电源和照明系统等 锂离子电池 具有体积小、电压高、使用寿命长、相对环保等优点 电动汽车、智能设备等领域 【典例6】某钠离子电池，其正极材料为磷酸亚铁钠(NaFePO4)，负极材料为石墨烯，该电池反应原理为NaFePO4FePO4+Na。下列说法不正确的是 A．负极材料石墨烯是由碳原子直接构成的 B．磷酸铁(FePO4)中，P的化合价为+5 C．钠离子电池放电时，化学能转化为电能 D．石墨烯作负极材料，与其导电性无关 【变式6-1】下列发电方式中，主要由化学能转化为电能的是 A．潮汐能发电 B．水力涡轮发电 C．太阳能光伏发电 D．氢氧燃料电池发电 【变式6-2】“钠－二氧化碳”电池是由金属作负极，放电时金属会吸收反应生成碳单质和碳酸钠，充电时碳又会和碳酸钠反应释放二氧化碳，所以被称为“可呼吸钠－二氧化碳”电池。以下关于该电池说法错误的是 A．该电池充电时将电能转化成化学能 B．该电池放电时只有一种元素的化合价发生改变 C．在该电池充、放电过程中可循环利用 D．该电池可储能固碳，助力实现“碳中和” 【变式6-3】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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 能源的综合利用 题型01能源及其分类 题型02 化石燃料及其利用 题型03 甲烷 题型04 清洁能源的开发利用 题型05 氢能 题型06 化学电池的应用 题型01 能源及其分类 1．能源：像化石燃料、太阳能、地热能、风能、电能、核能等能够提供能量的物质或资源 , 都是能源。 2. 能源的分类 分类依据 类别 举例 可否循环再生 可再生能源 太阳能、风能、地热能等 不可再生能源 化石燃料、电能、核能等 【典例1】我们使用的能源按获取的途径可以进行分级：自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其他能源或物质间接制取的能源称为二级能源。如氢气属于高效、无污染的二级能源，是因为自然界中直接存在的氢气很少。下列有关叙述正确的是 A．天然气属于一级能源 B．煤属于二级能源 C．家用电器使用的电属于一级能源 D．水力属于二级能源 【答案】A 【解析】A、天然气是自然界中以现成形式提供的能源，属于一级能源，故A正确； B、煤是自然界中以现成形式提供的能源，属于一级能源，故B错误； C、电能是依靠其他形式的能源间接制得的能源，属于二级能源，故C错误； D、水力是自然界中以现成形式提供的能源，属于一级能源，故D错误。 故选A。 【变式1-1】下列有关燃料与能源的说法正确的是 A．石油是一种清洁能源 B．煤是一种可再生能源 C．发现燃气泄漏后应立即打开排气扇通风 D．氢气是一种理想的高能燃料 【答案】D 【解析】A、石油燃烧会产生污染物，不是清洁能源，此选项错误； B、煤是化石燃料，属于不可再生能源，此选项错误； C、燃气泄漏时打开排气扇可能产生火花，引发爆炸，此选项错误； D、氢气燃烧只生成水，热值高，无污染，是理想高能燃料，此选项正确。 故选：D。 【变式1-2】下列有关资源、能源的叙述正确的是 A．地壳中含量最多的元素是硅 B．石油经加热炼制可得到汽油、柴油、煤焦油等 C．人们正在利用和开发的其他能源有太阳能、风能、地热能、干冰等 D．海洋中蕴藏着丰富的化学资源，海水中含有的化学元素有80多种 【答案】D 【解析】A、地壳中含量最多的元素是氧，其次为硅，该选项叙述不正确； B、煤焦油是煤干馏产物，石油炼制得到汽油、柴油等，该选项叙述不正确； C、干冰是固体二氧化碳，不是能源，该选项叙述不正确； D、海水中已检测到80多种化学元素，如钠、镁、氯等，该选项叙述正确。 故选D。 【变式1-3】下列关于能源的说法不正确的是 A．天然气是不可再生能源 B．太阳能电池利用了光热转换 C．石油炼制得到汽油和工业制氧气的主要过程都是物理变化 D．氢能源具有无污染，热值高等优点 【答案】B 【解析】A、天然气属于化石燃料，化石燃料是经过漫长地质年代形成的，在短期内不能再生，所以天然气是不可再生能源，故A选项不符合题意； B、太阳能电池是将太阳能直接转化为电能，并非利用光热转换，故B选项符合题意； C、石油炼制得到汽油是利用各成分沸点不同进行分离，工业制氧气是利用液氮和液氧沸点不同进行分离，这两个过程中都没有新物质生成，主要过程都是物理变化，故C选项不符合题意； D、氢气燃烧产物是水，无污染，且氢气的热值高，所以氢能源具有无污染、热值高等优点，故D选项不符合题意。 故选B。 题型02 化石燃料及其利用 煤 石油 天然气 组成 成分复杂的固态混合物，主要含碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素 成分复杂的液态混合物，主要含碳、氢元素，还含有氧、氮、硫等元素 含有多种由碳、氢元素组成的化合物，主要成分为甲烷 综合利用 【典例2】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是 A．都属于化石燃料，都是不可再生的能源 B．主要成分都含有碳元素，都属于混合物 C．从煤中获得焦炭、煤焦油和焦炉气的过程是物理变化 D．将石油按照沸点的不同进行分馏，得到柴油、煤油等产品 【答案】C 【解析】A、煤、石油和天然气均为化石燃料，不可再生，说法正确； B、三者主要成分均含碳元素，且均为混合物，说法正确； C、从煤中获得焦炭、煤焦油和焦炉气的过程是化学变化（干馏），说法错误； D、石油分馏依据沸点不同分离出柴油、煤油等产品，属物理变化，说法正确。 故选C。 【变式2-1】下列物质属于化石燃料的是 A．柴草 B．天然气 C．酒精 D．一氧化碳 【答案】B 【解析】化石燃料是古代生物遗骸经地质变化形成的燃料，主要包括煤、石油和天然气。选项中，天然气属于化石燃料，而柴草、酒精、一氧化碳均不属于化石燃料。 故选B。 【变式2-2】化学兴趣小组开展了“调查家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动，小华了解到家用燃料的变迁历程如下图所示。下列说法不正确的是 A．煤、石油、天然气都属于不可再生能源 B．将煤制成蜂窝煤，是为了增大与氧气的接触面积，使其燃烧更充分 C．石油气经压缩储存在钢瓶中，该过程中分子体积发生改变 D．做完饭后关闭天然气阀门熄灭火焰，灭火原理为隔离可燃物 【答案】C 【解析】A、煤、石油、天然气都是化石能源，在短期内得不到补充，属于不可再生能源，不符合题意； B、将煤制成蜂窝煤可以增大可燃物与氧气的接触面积，使燃烧更充分，不符合题意； C、石油气经压缩储存在钢瓶中，该过程中分子体积不发生改变，只是分子间隔发生变化，符合题意； D、天然气为可燃物，做完饭后关闭天然气阀门熄灭火焰，灭火原理为隔离可燃物，不符合题意。 故选C。 【变式2-3】某项目小组围绕“家用燃料的变迁与合理使用”展开项目式学习。请回答下列问题： (1)家用燃料历经柴草→煤→液化石油气→天然气的变迁。煤燃烧产生的含硫气体溶于雨水，会引发的环境问题是 。 (2)液化石油气是石油炼制的产物，石油属于化石燃料，因此液化石油气是 (填“可再生能源”或“不可再生能源”)。 (3)分析家用燃料的变迁，请你预测未来燃料应具有的特点。(写出一条即可) 【答案】(1)酸雨 (2)不可再生能源 (3)清洁/安全/热值高 【解析】（1）煤含有硫元素，燃烧时会产生二氧化硫，二氧化硫溶于雨水，会引发的环境问题是酸雨； （2）液化石油气是石油炼制的产物，石油在短时间内不能从自然界中得到补充，因此液化石油气是不可再生能源； （3）家用燃料的变迁，经历了柴草、煤、液化石油气、天然气等几个阶段，柴草使用不方便，燃烧时会产生可吸入颗粒物等污染物；煤燃烧会产生一氧化碳、二氧化硫等污染物；液化石油气使用便捷，但是存在安全隐患；天然气使用更为便捷，其主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，属于较清洁能源，且燃料由固态变为气态，燃烧更充分，故家用燃料朝着便捷、环保、高效的方向发展，因此未来燃料应具备清洁、安全、热值高的特点。 题型03 甲烷 实验目的 1. 知道甲烷具有可燃性 2. 了解甲烷是由碳、氢两元素组成 实验原理 实验步骤 观察甲烷的颜色、状态。在导管口点燃甲烷(点燃前须先验纯),在火焰上方罩一个干燥的烧杯。过一会儿观察烧杯内壁上的现象。再迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内加入少量澄清石灰水，振荡。 实验现象 甲烷是无色无味的气体。点燃甲烷时，产生蓝色火焰。干燥的烧杯内壁出现水珠。迅速把烧杯倒转过来，加入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊。 实验结论 甲烷具有可燃性,燃烧生成二氧化碳和水;甲烷是由碳元素和氢元素组成的。 注意事项： 1.点燃甲烷前要验纯，因为不纯的甲烷点燃时可能发生爆炸(在空气中的爆炸极限为5%~15.4%)。 2.烧杯要冷而干燥，若烧杯湿润，则观察不到烧杯内壁有水珠生成。 3.观察到烧杯内壁有水珠出现后，要迅速倒转烧杯向烧杯中注入澄清石灰水，防止生成的二氧化碳气体逸出，导致澄清石灰水不变浑浊，无法检验生成的二氧化碳。 【典例3】海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰。可燃冰具有热值高，储量巨大等优点，有望成为未来新能源。 (1)可燃冰的主要成分是甲烷水合物，甲烷具有的化学性质是 。 (2)可燃冰作为能源的优点是 。 (3)可燃冰主要分布在海底和冻土层。请分析青藏高原和四川盆地两处中可能存在可燃冰的地方是 ，理由是 。 【答案】(1)可燃性 (2)热值高、储量大 (3) 青藏高原 青藏高原有冻土层（答案不唯一，合理即可） 【解析】（1）由题干可知，海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰，而可燃冰的主要成分是甲烷水合物，因此，甲烷具有的化学性质是可燃性，故填写：可燃性。 （2）由题干可知，可燃冰具有热值高，储量巨大等优点，故填写：热值高、储量大。 （3）由题干可知，可燃冰主要分布在海底和冻土层，青藏高原有冻土层，因此，青藏高原可能存在可燃冰，故填写：青藏高原（答案不唯一，合理即可）。 【变式3-1】有关“天然气”描述正确的是 (不定项) A．属于化合物 B．属于不可再生能源 C．有刺激性气味 D．燃烧后只生成二氧化碳 【答案】B 【解析】A、天然气是由甲烷、乙烷等多种气体组成的混合物，不是化合物，该选项错误。 B、天然气属于化石燃料，是古代生物经过漫长地质年代形成的，在短期内无法再生，属于不可再生能源，该选项正确。 C、天然气本身是无色、无味的气体，我们闻到的刺激性气味是燃气公司为了便于泄漏检测而添加的硫醇等物质，并非天然气本身的气味，该选项错误。 D、天然气的主要成分是甲烷，充分燃烧会生成二氧化碳和水，若燃烧不充分还会生成一氧化碳，并非只生成二氧化碳，该选项错误。 故选B。 【变式3-2】2025年广州全运会的主火炬火种采用可燃冰，其主要成分是甲烷，甲烷燃烧时发生化学反应的微观示意图如下图所示。 (1)写出该反应的化学方程式： 。 (2)将图B的微观粒子示意图补充完整 。 (3)甲烷中含有碳元素和氢元素，碳元素与氢元素的本质区别为 。 (4)甲烷的实验室制取原理为，其中X的化学式为 。 (5)天然气的主要成分为甲烷，液化天然气是天然气经压缩、冷却至后变成的液体。从微观角度解释此过程发生变化的是 。 (6)下列可燃物完全燃烧的生成物，与甲烷燃烧生成物完全相同的是___________。(填序号，可多选) A． B．CO C． D． 【答案】(1) (2) (3)质子数（或核电荷数）不同 (4)NaOH (5)分子之间的间隔 (6)AD 【解析】（1）甲烷燃烧生成二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； （2）由化学方程式可知，2个甲烷分子和4个氧分子在点燃的条件下反应生成2个二氧化碳分子和4个水分子，由图可知，有一个氧分子没有参与反应，则B中应补充5个氧分子，故填：； （3）元素是质子数（或核电荷数）相同的一类原子的总称，故碳元素与氢元素的本质区别是：质子数（或核电荷数）不同； （4）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，反应物中含C、H、O、Na的个数分别是2、3、2、1，生成物中含C、H、O、Na的个数分别是2、4、3、2，故反应物中还应含1个H、1个O、1个Na，故X的化学式为：NaOH； （5）液化天然气是天然气经压缩、冷却至后变成的液体。从微观角度解释此过程发生变化的是：分子之间的间隔，分子之间的间隔变小； （6）A、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，C2H5OH由C、H、O元素组成，则C2H5OH完全燃烧生成二氧化碳和水，与甲烷燃烧的生成物完全相同，符合题意； B、一氧化碳燃烧生成二氧化碳，与甲烷燃烧生成物不完全相同，不符合题意； C、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，H2S由H、S元素组成，则H2S完全燃烧生成水和硫的氧化物，与甲烷燃烧生成物不完全相同，不符合题意； D、根据质量守恒定律， 化学反应前后元素的种类不变，C3H8由C、H元素组成，则C3H8完全燃烧生成二氧化碳和水，与甲烷燃烧生成物完全相同，符合题意。 故选AD。 【变式3-3】能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。请回答下列问题。 (1)社会发展离不开优质能源开发。下列属于不可再生能源的是___________(填字母)。 A．煤 B．石油 C．氢气 D．天然气 (2)我国近几十年来家庭燃料变迁：煤或木柴→液化石油气或管道煤气→天然气→新能源。 ①天然气的主要成分是 (填化学式)。 ②充分燃烧天然气和煤各1kg产生CO2和SO2的质量如图所示。 推广“利用天然气代替煤作家庭燃料”，分析文献资料可知实施该项举措的科学依据是 。为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方，这是由于天然气的密度比空气 (填“大”或“小”)。 ③请列举一例可利用的新能源： 。 【答案】(1)ABD (2) 充分燃烧等质量的天然气和煤，天然气燃烧产生的二氧化硫更少，更环保 小 太阳能、风能等(合理即可) 【解析】（1）天然气、石油和煤是古代的动植物遗体深埋地下，经几百万年乃至上千万年转化而成，属于不可再生能源，故选ABD。 （2）①天然气的主要成分是甲烷，化学式为。 ②由图可知,相同质量的煤和天然气燃烧产生的二氧化碳几乎相同,但煤产生的二氧化硫比天然气多,二氧化硫会导致酸雨,即使用天然气可减少二氧化硫的排放,减少污染；将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方，是因为甲烷的密度比空气小； ③可利用的新能源有太阳能、风能、地热能等。 题型04 清洁能源的开发利用 1. 太阳能 (1) 太阳能的利用：绿色植物通过光合作用吸收太阳能，动物食用植物间接利用太阳能，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收和利用的太阳能。 2.生物质能 (1) 概念：生物质能是太阳能经过植物的光合作用以有机物质的形式固定下来的能源，这些有机物质通常称为生物质。 (2)生物质能的应用：可以将生物质作为燃料燃烧，也可以借助化学方法将生物质转化为沼气、乙醇等 , 作为燃料使用。 (3)乙醇 ①俗称酒精，化学式为 C2H6O，是一种无色透明、具有特殊香味的液体。乙醇易挥发 , 能与水以任意比例互溶，是工业上重要的溶剂。 ②乙醇在空气中易燃烧 , 燃烧时产生淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。 3.氢能 【典例4】航天器开展工作时所使用的能源种类及特点： (1)太阳能：太阳能是航天器最常用的能源之一。通过太阳能电池板将太阳能转化为 。其特点是取之不尽、用之不竭，是航天器长期任务中的主要能源，但在阴影区时无法发电。 (2)化学能：主要是利用 （如蓄电池）提供能量。特点是能够提供短时高功率需求，在宇宙飞船着陆或发射等关键阶段使用；存储有限；有使用寿命限制，需要定期更换。 (3)核能：核能作为一种高效的能源形式，也被应用于航天器中。核电池（如放射性同位素热电发生器，RTG）利用放射性同位素的衰变产生的 能转化为 能，为航天器提供持续而稳定的电力供应。其特点：工作寿命 、性能可靠，适用于长期任务和远离太阳的探测任务；但成本高，技术复杂，有一定的安全和环境风险。 【答案】(1)电能 (2)化学电源 (3) 热 电 长 【解析】略 【变式4-1】我国“液态阳光”技术以二氧化碳和氢气为原料，在催化剂作用下合成液体燃料甲醇(CH₃OH)，生产过程如图所示。 (1)写出在电解装置中的化学方程式 ，反应类型是 反应。 (2)请写出合成甲醇的化学方程式 。 (3)在合成和使用甲醇的过程中，可循环利用的物质是 。 (4)该反应的应用价值是 (答一条)。 【答案】(1) 分解 (2) (3)CO2、H2O (4)减少二氧化碳排放，缓解温室效应（合理即可） 【解析】（1）电解装置中，水在通电条件下分解为氢气和氧气，化学方程式为； 该反应由一种物质生成两种物质，属于分解反应。 （2）合成装置中，二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应生成甲醇和水，化学方程式为。 （3）从流程图可以看出，甲醇在内燃机中燃烧会产生CO2，而CO2又被送回合成装置循环利用；此外，合成装置中反应生成的水也可回到电解装置循环使用。 （4）该技术能将温室气体（CO2）转化为燃料，减少其排放，缓解温室效应。 【变式4-2】阅读下面科普短文。 能源塑造了人类命运，化石能源不可再生，未来的能源在哪里？ 太阳能与风能是当前应用最广泛、成熟的新能源，依托的是太阳光与风力转化的能量。图1是2025年9月末我国各类型发电装机容量占比图。 氢能地位愈发重要，2025年1月实施的《中华人民共和国能源法》将其纳入国家能源体系。2024年中国全年氢气产量超3650万吨，同比增长3.5%，其中，电解水制氢同比增长约9.7%，而可再生能源电解水制氢，中国已逐步成为全球该领域的产业引领者。图2是2024年中国氢气生产结构图。 模拟太阳的聚变反应释放能量被誉为人类的“终极能源”。中国自主制造的“人造太阳”大科学装置“东方超环”利用的是核聚变，2025年初，实现了1亿摄氏度1066秒高约束等离子体运行。2025年11月，中国紧凑型聚变能实验装置(BEST)研究计划启动，其原理如图3，预计2027年底建成。 未来能源并非遥不可及，而是正在推进的现实。中国正以开放、务实、创新的姿态，迈向清洁、低碳、安全、高效的能源未来。 依据文章内容回答下列问题。 (1)判断下列说法是否正确(填“对”或“错”)。 ① 由图1可以得出，发电装机容量风能高于太阳能。 ② 截至2024年，化石能源制氢仍占氢气生产的主要地位。 (2)电解水制氢气和氧气反应的化学方程式为 。 (3)图3中，“”表示的是 (填“电子”“质子”或“中子”)。 (4)氚与氦的本质区别是 。 【答案】(1) 错 对 (2) (3)质子 (4)质子数不同 【解析】（1）①图1显示太阳能发电装机容量占比为30.31%，风电为15.65%，所以太阳能发电装机容量高于风能，故填：错； ②图2显示2024年中国氢气生产结构中，煤制氢占比最高，属于化石能源制氢，说明化石能源制氢仍占主要地位，故填：对； （2）电解水时，水在通电条件下分解为氢气和氧气，化学方程式为：； （3）在核聚变示意图中，氘原子核和氚原子核内的带正电粒子为质子，反应释放的不带电粒子为中子，故表示的是质子； （4）元素的本质区别是质子数（核电荷数）不同，氚的质子数为1，氦的质子数为2，故氚与氦的本质区别是质子数不同。 【变式4-3】当前是新能源和可再生能源的革命。我国氢能按如图规划发展迅速： (1)通过反应CH4+CO22CO+2H2制备的氢能属于哪一类 ？ (2)工业上用电解水的方法制取氢气的化学方程式是 ？ (3)氢能潜力巨大，但在生活中未能广泛应用，原因是 ？ 【答案】(1)蓝氢 (2)2H2O2H2↑＋O2↑ (3)制取成本高(合理即可) 【解析】（1）天然气的主要成分是甲烷，故通过该反应制备的氢能属于蓝氢。 （2）水通电分解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为。 （3）氢气燃烧产物只有水，且燃烧值大，是理想的能源，但是制取成本高，且储运困难大，故氢能在生活中未能广泛应用。 题型05 氢能 （1）氢能被人们看作是理想的“绿色能源”，其优点： ①热值大： 氢气完全燃烧放出的热量是等质量甲烷完全燃烧放出热量的 2 倍多。 ②原料来源广： 水可以作为制取氢气的原料(可分解水制取氢气)， 资源不受限制。 ③产物无污染： 氢气的燃烧产物是水，不会污染环境。 （2）氢气制备 锌与稀硫酸反应制取氢气的化学方程式为：Zn + S = ZnS +↑通电 电解水制取氢气的化学方程式为：2O 2↑ + ↑ 【典例5】阅读下面科普短文，回答问题。 目前制氢的方法主要有化石能源制氢、电解水制氢和乙醇裂解制氢等。由化石能源制得的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H2。电解法制氢的能量转化如图1所示。乙醇裂解制氢会受到反应温度、催化剂种类等多种因素的影响。科研人员研究相同温度下裂解乙醇制备氢气时，催化剂中Mo与Fe最佳质量比的实验结果如图2，氢气产率越高，说明催化剂效果越好。 (1)目前制氢的方法主要有化石能源制氢、 制氢和乙醇裂解制氢等。 (2)化石能源包括煤、石油和天然气。它们属于 能源（填“可再生”或“不可再生”）。 (3)利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明H2的沸点比CO的沸点 （填“低”或“高”）。 (4)根据图2可知，在相同温度下、相同时间内，裂解乙醇制氢气所需的催化剂中Mo－Fe的最佳质量比为 。 【答案】(1)电解水 (2)不可再生 (3)低 (4)1：9 【解析】（1）根据题干，目前制氢方法包括化石能源制氢、电解水制氢和乙醇裂解制氢等。 （2）化石能源包括煤、石油和天然气。它们属于不可再生能源。 （3）根据文中信息“由化石能源制得的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H2”，利用的是沸点差异，沸点高的物质先液化，说明H2的沸点比CO的沸点低。 （4）根据图2可知，在相同温度下、相同时间内，裂解乙醇制氢气所需的催化剂中Mo－Fe的质量比为1：9 时，氢气产率最高，即裂解乙醇制氢气所需的催化剂中Mo－Fe的最佳质量比为1：9。 【变式5-1】新能源汽车已经走进我们的生活，与传统汽车的燃料来源于化石燃料不同，新能源汽车的能量来源更加多元化，如氢燃料汽车以氢气为燃料，我国新能源汽车发展迅速，未来可期。回答下列问题： (1)传统汽车的燃料来源于化石燃料，列举一种常见的化石燃料： 。 (2)氢能作为一种新能源。写出氢气作为新能源的优点： （答一点即可）。写出实验室制取氢气的反应的化学方程式： 。 【答案】(1) 煤/石油/天然气） (2) 热值高/资源丰富/无污染 【解析】（1）常见的化石燃料有煤、石油、天然气，任举一种即可，如煤（或石油、天然气）。 （2）氢气是一种可燃性气体，它在氧气中完全燃烧放出的热量多（是等质量甲烷完全燃烧放出热量的 2 倍多）；制取氢气的原料是水（可分解水制取氢气），资源丰富；氢气的燃烧产物是水，不会污染环境。实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气，生成硫酸锌和氢气，化学方程式为 。 【变式5-2】氢气是非常理想的清洁能源，用廉价的方法制氢气是许多科学家的愿望。下图就是一种比较经济的制取氢气的新工艺流程。 (1)在制得氢气和氧化铝()的反应中，金属镓的作用可能是 。 (2)①氧化铝借助太阳能重新变成氧气与金属铝，该反应的化学方程式是 ，②所属的基本反应类型是 。 (3)该生产流程中，可循环利用的物质有 （填一种）。 (4)氢气作为理想的清洁能源有哪些优点 （填一条） 【答案】(1)催化作用 (2) 分解反应 (3)铝（或镓） (4)无污染、热值高、来源广、可再生（表述合理即可，任写一条） 【解析】（1）在化学反应里，能改变其他物质的反应速率，而本身的化学性质和质量在反应前后都不变的物质，叫做催化剂，其所起作用叫做催化作用。根据流程图可知，反应开始前的物质中有铝、镓两种金属单质，第一个反应结束之后又能得到镓这种金属单质，也就是说镓这种金属单质在反应前后没有改变，物质没有改变，所以其化学性质也没有改变，但从流程中无法得出镓是否改变了该反应的反应速率，所以金属镓的作用可能是催化作用。 （2）氧化铝在太阳能的作用下反应生成氧气和铝，反应的化学方程式为：；该反应为一变多的反应，故基本反应类型为分解反应。 （3）由图可知，铝既是反应物，又是生成物，可以循环利用，镓是催化剂，可以循环利用，故答案为铝或镓。 （4）氢气燃烧产物只有水，比较环保，且燃烧值高；氢气以水为原料制得，地球上虽然淡水资源缺乏，但水资源不缺乏；氢气燃烧生成水，水反应能生成氢气，故氢气可再生，所以是理想的能源，故答案为：无污染、热值高、来源广、可再生（表述合理即可）。 【变式5-3】能源和环境问题日益成为人们关注的焦点。 (1)化石燃料包括 、石油和天然气，它们属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)神舟十七号载人飞船使用的火箭推进剂是偏二甲肼（）和四氧化二氮（），反应的化学方程式为，则X的化学式是 。 (3)日常生活中偶尔会观察到燃气灶火焰呈黄色，此时需要调大灶具的进风口，说明使燃料充分燃烧的条件是 ；汽车化油器使汽油雾化后进入内燃机气缸，这是通过 的方法使汽油充分燃烧的。 (4)下图是工业制取，存储氢气的示意图。 ①反应Ⅰ所属的基本反应类型是 。 ②循环制氢中不断消耗的物质是 （填化学式）。 ③反应Ⅲ中生成的是氢能源汽车的供能剂，中氢元素的化合价是 。 【答案】(1) 煤 不可再生 (2) (3) 充足的氧气（或空气） 增大可燃物与氧气的接触面积 (4) 分解反应 【解析】（1）化石燃料包括煤、石油和天然气；它们的形成需要亿万年，短期内无法再生，因此属于不可再生能源。 故填：煤；不可再生。 （2）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目不变： 左边原子：（2）、（8）、（）、（）； 右边现有原子：（2）、（）、（）； 剩余6个原子由提供，因此X的化学式为。 故填：。 （3） 燃气灶火焰发黄是氧气不足，调大进风口是增加氧气（或空气）的量，说明燃料充分燃烧需要充足的氧气（或空气）； 汽油雾化是增大了汽油与氧气的接触面积，因此是通过增大可燃物与氧气的接触面积的方法使汽油充分燃烧。 故填：充足的氧气（或空气）；增大可燃物与氧气的接触面积。 （4）反应Ⅰ是在太阳能作用下生成和（一种物质生成多种物质），所属基本反应类型是分解反应； 循环制氢中，是循环利用的物质，不断消耗的是； 中为价，设氢元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价代数和为0，，解得，则氢元素的化合价为。 故填：分解反应；；。 题型06 化学电池的应用 常见的化学电池 类别 特性 应用领域 干电池 因填装的化学物质是不能流动的糊状物而得名，使用方便 电筒、电子钟等，以及国防、科研、航空等 蓄电池 是一种能够通过化学反应实现再充电的装置 铅蓄电池较为常见，常用于车辆电力系统、移动电源和照明系统等 锂离子电池 具有体积小、电压高、使用寿命长、相对环保等优点 电动汽车、智能设备等领域 【典例6】某钠离子电池，其正极材料为磷酸亚铁钠(NaFePO4)，负极材料为石墨烯，该电池反应原理为NaFePO4FePO4+Na。下列说法不正确的是 A．负极材料石墨烯是由碳原子直接构成的 B．磷酸铁(FePO4)中，P的化合价为+5 C．钠离子电池放电时，化学能转化为电能 D．石墨烯作负极材料，与其导电性无关 【答案】D 【解析】A、石墨烯是碳的一种单质，由碳原子直接构成，该说法正确。 B、在磷酸铁（FePO4）中，Fe显+3价、O显-2价，设P的化合价为x，根据化合物中正负化合价代数和为0，有，解得x=+5，因此P的化合价为+5，该说法正确。 C、电池放电时是将化学能转化为电能，该说法正确。 D、石墨烯具有良好的导电性，因此适合用作负极材料，与其导电性有关，该说法错误。 故选D。 【变式6-1】下列发电方式中，主要由化学能转化为电能的是 A．潮汐能发电 B．水力涡轮发电 C．太阳能光伏发电 D．氢氧燃料电池发电 【答案】D 【解析】氢氧燃料电池发电是通过氢气和氧气发生化学反应，将化学能直接转化为电能；潮汐能发电、水力涡轮发电和太阳能光伏发电分别利用机械能或光能，不主要涉及化学能转化，故选：D。 【变式6-2】“钠－二氧化碳”电池是由金属作负极，放电时金属会吸收反应生成碳单质和碳酸钠，充电时碳又会和碳酸钠反应释放二氧化碳，所以被称为“可呼吸钠－二氧化碳”电池。以下关于该电池说法错误的是 A．该电池充电时将电能转化成化学能 B．该电池放电时只有一种元素的化合价发生改变 C．在该电池充、放电过程中可循环利用 D．该电池可储能固碳，助力实现“碳中和” 【答案】B 【解析】A、充电时电能转化为化学能，选项正确； B、放电时金属会吸收反应生成碳单质和碳酸钠，反应前钠元素化合价为0，碳元素化合价不为0，反应后碳元素化合价为0，钠元素化合价不为0，故Na 和 C 的化合价均发生改变，并非“只有一种元素”，选项错误； C、CO2在放电时被消耗，充电时重新生成，可循环利用，选项正确； D、电池通过固定 CO2转化为固体碳（C）和碳酸钠（Na2CO3），助力“碳中和”。选项正确； 故选B。 【变式6-3】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 【解析】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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $