Question

20．氫能源是理想能源，氫能源開(kāi)發(fā)一直是前沿科學(xué)研究的課題之一，科學(xué)家研發(fā)出一種以鋁鎵合金（鎵：Ga）和水為原料制取氫氣的新工藝，流程如圖1所示：

（1）從物質(zhì)分類(lèi)的角度看，鋁鎵合金屬于（填“純凈物”或“混合物”）混合物，用該合金與鋁片相互刻劃，發(fā)現(xiàn)鋁片上有劃痕，說(shuō)明合金的硬度大．
（2）氫氣是一種能源，它在空氣中燃燒的化學(xué)方程式是2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O，氫氣被稱(chēng)為“綠色能源”的主要原因是燃燒生成物只有水，不污染環(huán)境．
（3）反應(yīng)①中鎵的作用是催化作用，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+3H₃O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑，屬于四種基本反應(yīng)類(lèi)型中的置換反應(yīng)．
與電解水制取氫氣相比，用鋁鎵合金和水為原料制取氫氣的優(yōu)點(diǎn)是（答出一點(diǎn)即可）常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源．
（4）鎵的原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，請(qǐng)寫(xiě)出鎵與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑，發(fā)生有效相互作用的微粒的轉(zhuǎn)化過(guò)程是鎵原子失去電子變成鎵離子，氫離子得到電子變成氫原子，每?jī)蓚�(gè)氫原子就結(jié)合成一個(gè)氫分子．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)合金的組成以及合金的特點(diǎn)來(lái)分析；
（2）氫氣燃燒只生成水，不污染環(huán)境，所以氫能是一種清潔能源；
（3）根據(jù)鎵在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用；化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)以及基本反應(yīng)類(lèi)型的判斷來(lái)分析；
根據(jù)電解水生成氫氣和氧氣，然后與鎵鋁合金制取氫氣得出后者制取氫氣的優(yōu)點(diǎn)；
（4）根據(jù)鎵原子最外層電子數(shù)可知，在化學(xué)反應(yīng)中易失去3個(gè)電子而顯+3價(jià)，結(jié)合反應(yīng)實(shí)質(zhì)來(lái)分析．

解答 解：（1）鋁鎵合金屬于多種物質(zhì)組成的混合物；合金要比它的成分金屬的硬度變大熔點(diǎn)變低，所以?xún)蓧K金屬片相互刻劃后，在鋁片上有明顯的劃痕，說(shuō)明硬度比合金�。还侍睿夯旌衔�；合金的硬度大；
（2）氫能是一種清潔能源，具有廣闊的發(fā)展前景；氫氣在氧氣中燃燒生成水，條件為點(diǎn)燃，故方程式為：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O；故填：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O；燃燒生成物只有水，不污染環(huán)境；
（3）反應(yīng)①中鎵能使該反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，而其質(zhì)量與化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒(méi)有發(fā)生改變，所以反應(yīng)①中鎵充當(dāng)了催化劑，起到了催化作用；故填：催化作用；
在催化劑的作用下，鋁與水反應(yīng)生成氧化鋁和氫氣，該反應(yīng)是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)與另一種化合物，屬于置換反應(yīng)；故填：2Al+3H₃O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑；置換反應(yīng)；
電解水制取氫氣需要消耗電能且反應(yīng)的速度慢；鎵鋁合金制取氫氣常溫下進(jìn)行不需要消耗能源，反應(yīng)速度較快；故填：常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源；
（4）鎵顯+3價(jià)，鎵與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎵和氫氣，該反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)是：鎵原子失去電子變成鎵離子，氫離子得到電子變成氫原子，每?jī)蓚�(gè)氫原子就結(jié)合成一個(gè)氫分子．故答案為：2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑；鎵原子失去電子變成鎵離子，氫離子得到電子變成氫原子，每?jī)蓚�(gè)氫原子就結(jié)合成一個(gè)氫分子．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工藝中的信息給予題，難度不大，注意從題目中獲取相關(guān)的信息并結(jié)合相關(guān)的知識(shí)分析判斷得出結(jié)論即可，難度不大，可以考查學(xué)生的知識(shí)遷移能力．