2026年中考化学一轮复习教学素材：光解制氢技术

【教学素材】

光解水制氢技术

湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师）

【知识链接】光解水制氢是一种利用太阳能和光催化剂将水分解成氢气和氧气，制备清洁绿氢的能源技术，被认为是实现“双碳”目标、发展清洁能源的重要方向。其核心原理是利用半导体光催化剂的光电效应，这项技术直接利用太阳能将水分解成“绿氢”，无需经过“先发电、再电解”的中间环节，被视为未来能源革命的关键方向之一。

一、核心原理与技术优势

（1）基本原理：光催化剂吸收光子能量（通常需紫外光，改性后可拓展至可见光），激发电子—空穴对，分别驱动水还原和氧化反应生成氢气与氧气。其核心反应的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑（光照＋催化剂条件）。

（2）核心优势：直接利用太阳能，无温室气体排放，能耗低（相比电解水）。

【同步训练设计】

A．该反应的反应物分子不可分

B．反应前后原子种类不发生改变

C．a、b的组成元素相同，化学性质相同

D．在化学变化中，原子可以再分

2．我国科学家研制新型光解水助催化剂，可直接将太阳辐射能转化为氢能。利用某种催化剂光分解水的微观模拟示意图如下图，下列有关认识不正确的是（   ）

A．该反应中只有两种元素

B．该反应的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑

C．图中反应物是单质

D．该过程可说明：水是由氢、氧元素组成的

3．氢气是理想的“绿色能源”，近年来我国制氢量已位居世界第一。

（1）图1是光催化分解制H2的工作原理，请写出该反应的化学方程式为      。从探索物质组成的角度分析，由该原理可推出：水是由        组成。

（2）图2是我国氢能发展规划，光催化分解制氢属于     （填“灰氢”“蓝氢”或“绿氢”）。

4．氢气是理想的清洁高能燃料，以水为原料生产氢气的方法有多种。

（1）电解水法。写出电解水的化学方程式为         。用如图装置进行电解水实验，描述中正确的是   （填序号）

A．向水中加入少量的硫酸，以增强导电性

B．a、b两试管内收集到的气体的体积比约为2︰1

C．a试管内产生的气体能燃烧

D．b试管内产生的气体具有可燃性

（2）光解水法。我国科学家已研制出在新型高效光催化剂作用下，利用太阳能分解水制氢气。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观过程用示意图表示如下：（“○”表示氢原子，“●”表示氧原子，“”表示催化剂）

则：水分解微观过程的正确顺序是    （填序号）。上述过程中，不能再分的粒子是   （填符号）。