2026年中考化学一轮复习教学素材：储氢合金

【教学素材】 储氢合金 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“储氢合金”是一类通过可逆的化学反应实现氢气储存和释放功能材料，具有高储氢密度、安全性好和应用广泛的特点。循环寿命性能优异，主要应用于燃料电池氢源、电动车辆电池及氢气净化器等领域。目前储氢合金主要包括有钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。 一、储氢合金的储氢原理： 实质是利用金属或合金与氢形成氢化物，而把氢储存起来，其吸放氢过程是可逆的，吸氢时放热，放氢时吸热。 （1）“储氢”过程：在一定温度和压力条件下，氢气接触合金表面被催化分解成氢原子。氢原子扩散进入金属晶格内部的间隙位置（四面体或八面体位置）与金属反应生成氢化物，与金属原子形成化学键。 （2）“释氢”过程：通过加热或降低压力，破坏金属与氢之间的化学键。氢原子重新结合成氢分子，从合金中释放出来。 【同步训练设计】 1．储氢合金是一类新型合金，如铁系储氢合金、钛系储氢合金。储氢合金既能在一定条件下吸收氢气，又能在一定条件下放出氢气，该循环中发生变化：H22H。下列说法错误的是（ ） A．储氢合金的吸氢和放氢都是物理变化 B．温度和压强都会影响储氢合金的吸氢和放氢 C．铁系储氢合金可以做成纳米合金 D．铁系储氢合金和钛系储氢合金可以用磁铁进行鉴别 2．研究发现，镧和镍的一种合金是储氢的良好材料。如图是元素周期表中镧元素的相关信息，有关说法不正确的是（ ） A．镧属于金属元素 B．镧元素的原子序数为57 C．镧的元素符号是La D．镧的相对原子质量为138.9g 3．氢能是绿色的能源，如图是制取与贮存氢气的一种方法。下列说法正确的是（ ） 资料：①Mg2Cu是一种贮氢合金，吸氢后生成MgH2和MgCu2合金；②MgH2和HCl反应的化学方程式为：MgH2＋2HCl＝MgCl2＋2H2↑。 A．反应3的基本类型是置换反应 B．循环制氢反应中需要不断加入ZnO和Fe3O4 C．反应3中氩气作保护气，防止金属镁、铜在高温下与氧气反应 D．反应3的产物与足量稀盐酸反应生成的氢气和反应2产生的氢气质量相等 4．氢燃料车辆是氢能体系的重要标志，但研究高效率保存与释放氢气是目前工业上急需突破的技术问题。有文献报道，纳米镁理论储氢量为7.69%（质量分数），形成氢化镁。氢化镁在适当条件下可释放出氢气。请回答下列问题： （1）氢气作为能源的优点是 。 （2）氢化镁的化学式为 ，其中氢元素的化合价为 。 （3）综合考虑各方面因素，未来以一次能源制氢气最理想的方法是 。 5．氢气是理想的清洁能源，目前被认为最好的储氢方法是金属储氢法。一种镁铜合金可用于化学储氢。 （1）储氢合金属于 （填“金属”或“合成”）材料。将镁、铜单质按比例在一定温度下熔炼得到上述合金。熔炼时须通入氩气，分析其目的是 。 （2）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12：1，则n＝ 。 （3）350℃时，某种镁铜合金与氢气反应，生成了一种仅含Mg、H两种元素的化合物，其中氢元素的质量分数为7.7%。该化合物的化学式为 。 6．制氢、储氢、用氢是氢能研究的热点。氢气储运是氢能产业链的重要环节，Mg2Cu是一种性价比高、绿色环保的储氢合金，其储氢与释氢过程如图所示： （1）储氢产物之一是MgH2，氢化镁中镁、氢元素的质量比为 （填最简整数比）。 （2）储氢过程需要在高温和隔绝空气的条件下进行，隔绝空气的原因之一是防止爆炸，爆炸反应的化学方程式为 。 （3）需要氢气时，可通过释氢反应实现：MgH2＋2H2O＝Mg(OH)2＋＋2H2↑，释氢开始时反应速率较快，然后反应速率迅速减小，导致较多MgH2剩余，其中反应速率迅速减小的原因是 。 7．阅读科普短文，回答问题。 2025年诺贝尔化学奖授予了金属有机框架（MOFs）领域的三位科学家。MOFs是由金属离子与有机分子构成的具有规则孔道结构的材料。MOFs可以通过理性设计、精准调控，使其具有新的、理想的特性。MOFs的比表面积大，能高效储存氢气。如图对比了两种比表面积不同的MOFs材料（MOFs—A＞MOFs—B）在－196℃下的储氢性能，氢气吸附量用氢气质量与MoFs材料质量的百分比表示。 （1）MOFs有突出的吸附收集能力是因为具有规则孔道结构，使其 巨大。 （2）MOFs可用于储存氢气。请写出氢气燃烧的化学方程式为 。 （3）研究表明，两种MOFs材料在一定条件下的储氢性能对比如图。其它条件相同时，储氢性能更好的材料是 （填“MOFs—A”或“MOFs—B”）。 （4）由图可知，MOFs对氢气的吸附量与压强的关系为 。 8．探索氢能源三部曲：制取，储存与利用。 【项目一】制氢：（1）用电解水的方法制取氢气的化学方程式是 ； 【项目二】储氢：Mg2Cu是一种性价比高，绿色环保的储氢合金。如图是利用Mg2Cu储存氢气的反应示意图。 【资料】①Mg2Cu在高温下能与氧气反应；②吸氢后生成的储氢物质MgH2可通过两种方式释放氢气：水解法：MgH2＋2H2O＝Mg(OH)2＋＋2H2↑；热解法：MgH2 ( △ )Mg＋H2↑ （2）贮氢反应中通入氩气的目的是 。 （3）热解法释放氢气反应的反应基本类型是 反应。 （4）要释放相同质量的氢气，利用“水解法”和“热解法”分别消耗的MgH₂质量比为 。 【项目三】用氢：氢氧燃料电池是很有发展前途的新动力电源，生成水，工作原理如图2。 （5）氢氧燃料电池，能量转化方式是将 转化为电能。 （6）我国规定对废电池进行回收，其主要原因是 。 9．氢化钛（TiH2）作为储氢材料备受关注。用钛粉（Ti）生产TiH2的反应为Ti＋H2 ( 一定条件 ) TiH2。若制得100Kg TiH2，计算参加反应的氢气的质量（写出计算过程及结果）。 参考答案 1～3．A、D、C； 4．（1）生成水，无污染或燃烧值高、资源广泛；（2）MgH2；－1；（3）可再生能源电解水。 5．（1）金属；防止熔炼时镁、铜与空气反应；（2）2；（3）MgH2。 6．（1）12∶1；（2）：2H2+O2 ( 点燃 )2H2O；（3）生成的氢氧化镁覆盖在氢化镁的表面，使氢化镁不能与水接触。 7．（1）比表面积；（2）2H2＋O2 ( 点燃 )2H2O；（3）MOFs—A；（4）在该实验的压强范围内，随着压强的增大，MOFs对氢气的吸附量先快速增加，后增长速率变慢（逐渐趋于平稳）。 8．（1）2H2O ( 通电 )2H2↑＋O2↑；（2）排除空气中的氧气和水蒸气，防止Mg2Cu被氧化、MgH2发生水解，保护储氢合金，保障反应正常进行；（3）分解；（4）1∶2；（5）化学能；（6）可减少环境污染，同时可回收利用其中的有用资源。 9．4Kg。 学科网（北京）股份有限公司 $