Question

20．氫能源具有誘人的前景，請(qǐng)聯(lián)系有關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題（氫氣的燃燒熱值為1.5ⅹ10⁸J/kg）
（1）所謂氫能源是指氫氣燃料，它與其他能源相比，具有三大顯著優(yōu)點(diǎn)：資源豐富、燃燒熱值高、燃燒產(chǎn)物是水無(wú)污染．
（2）完全燃燒2kg氫氣生成水18千克？同時(shí)放出熱量是3×10⁸焦？
（3）通常情況下，氫氣的獲得是從水電解水中得到的，需要消耗一定的常規(guī)能源，比如：“220V，50A”的條件下，需24小時(shí)才能得到1千克氫氣，請(qǐng)寫(xiě)出電解水的化學(xué)方程式2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，并通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這種方法是否可取？
（4）為了獲得氫能源，必須采用先進(jìn)的方法，以下所提供的方法中，你認(rèn)為可行的是C
A、由熱電站提供電力電解水    B、改進(jìn)以焦炭和水制水煤氣的方法
C、利用太陽(yáng)能分解水    D、使用灼熱的鐵 和水蒸氣反應(yīng)制得．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氣燃燒的特點(diǎn)分析；
（2）根據(jù)熱值物理量的含義分析，根據(jù)化學(xué)方程式，已知?dú)錃赓|(zhì)量求水的質(zhì)量；
（3）根據(jù)題意設(shè)出未知量，寫(xiě)出方程式，然后再計(jì)算相關(guān)物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和已知量、未知量，在列出比例式求解，最后簡(jiǎn)明的寫(xiě)出答案；
（4）據(jù)原題“目前科學(xué)家們認(rèn)為高效率制氫的基本途徑是利用太陽(yáng)能．如果能用太陽(yáng)能制氫，那就等于把無(wú)窮無(wú)盡的，分散的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成了高度集中的干凈能源了，意義十分重大”可判斷．

解答 解：（1）氫氣資源豐富，燃燒熱值高，燃燒產(chǎn)物是水無(wú)污染，因此比其它能源有顯著優(yōu)點(diǎn)；
（2）1.5×10⁸焦/千克，它的物理量意義為燃燒一千克氫氣放出的熱量為1.5×10⁸焦．
設(shè)生成水的質(zhì)量為x．
2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O
4                      36
2kg                    x
$\frac{4}{36}$=$\frac{2kg}{x}$
x=18kg
放出的熱量為1.5×10⁸焦/千克×2kg=3×10⁸焦．
（3）水電解的方程式是：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
已知工作電壓和通過(guò)的電流，利用W=UIt求消耗的電能．消耗的電能：W_電=UIt=220V×50A×24×60×60s=9.5×10⁸焦，因?yàn)槿紵�一千克氫氣放出的熱量�?.5×10⁸焦．
所以這種方法不可�。�
（4）據(jù)原題“目前科學(xué)家們認(rèn)為高效率制氫的基本途徑是利用太陽(yáng)能．如果能用太陽(yáng)能制氫，那就等于把無(wú)窮無(wú)盡的，分散的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成了高度集中的干凈能源了，意義十分重大”可判斷該題中的C選項(xiàng)是正確的；
故答案為：（1）資源豐富、燃燒熱值高、燃燒產(chǎn)物是水無(wú)污染；
（2）18kg；3×10⁸焦；
（3）2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；不可��；
（4）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氫氣燃燒的特點(diǎn)及根據(jù)化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算，屬基礎(chǔ)知識(shí)考查．