Question

《全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望》報(bào)道了美國氫燃料電池技術(shù)的發(fā)展．科學(xué)家預(yù)測“氫能”將是未來21世紀(jì)最理想的新能源，氫能是利用氫氣的燃燒反應(yīng)放熱提供能量．

即：H₂（g）+O₂（g）═H₂O（l）△H=﹣285.5kJ/mol．

（1）試分析“氫能”將是未來21世紀(jì)最理想的新能源的原因　　；　（指出兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)即可）．

（2）目前世界上的氫氣絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取．請寫出工業(yè)上由天然氣與H₂O（g）反應(yīng)制氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式　　．

（3）利用硫﹣碘熱循環(huán)法制取氫氣也是化學(xué)家常用的一種方法，總反應(yīng)方程式為2H₂O2H₂↑+O₂↑，其循環(huán)過程分三步進(jìn)行：

（a）SO₂+I₂+H₂O→A（　　）+B（　）

（b）A（　）→　H₂　+　I₂　

（c）B（　　）→　　+　　+　H₂O　

完成以上三步反應(yīng)，并確定最難進(jìn)行的反應(yīng)為　　．

（4）目前，有人提出一種最經(jīng)濟(jì)最理想的獲得氫能源的循環(huán)體系，如圖所示，這是一種最理想的氫能源循環(huán)體系，類似于生物的光合作用，太陽能和水是用之不竭的，而且價(jià)格低廉．急需化學(xué)家研究的是　　．

Answer 1

考點(diǎn)：

清潔能源；常見的能量轉(zhuǎn)化形式．

專題：

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化．

分析：

（1）運(yùn)用氫氣燃燒只生成水無污染的性質(zhì)解答；

（2）仿照用水蒸氣與熾熱的碳反應(yīng)為 C+H₂O═CO+H₂ 解答；

（3）根據(jù)SO₂和I₂的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物來分析本題，并結(jié)合物質(zhì)的穩(wěn)定性來解答反應(yīng)的難易；

（4）運(yùn)用光合作用的循環(huán)體系和開發(fā)氫能原面臨的問題解答．

解答：

解：（1）水做原料制氫資源豐富；燃燒產(chǎn)物是水無污染；發(fā)熱量高所以氫能是未來最理想的新能源，故答案：用水做原料制氫資源豐富；燃燒產(chǎn)物是水無污染；

（2）該反應(yīng)式的書寫要注意工業(yè)上充分利用天然氣，獲得更多的氫氣，必須利用廉價(jià)的水來提供氫，而不是直接分解．另外產(chǎn)物是二氧化碳，而不是一氧化碳，這樣甲烷的利用率才更高．故反應(yīng)式為CH₄+2H₂O（g）CO₂+4H₂，故答案為：CH₄+2H₂O（g）CO₂+4H₂；

（3）根據(jù)SO₂和I₂在水溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，SO₂被氧化為H₂SO₄，I₂被還原為HI，故反應(yīng)為：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄；

再根據(jù)A的分解產(chǎn)物只有兩種，故A為HI，分解反應(yīng)為：2HIH₂+I₂；

分解為B的分解產(chǎn)物有三種，故B為H₂SO₄，分解反應(yīng)為：2H₂SO₄═2SO₂↑+O₂↑+2H₂O；

由于硫酸很穩(wěn)定，所以反應(yīng)（c）最難進(jìn)行，

故答案為：（a）SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄

（b）2HIH₂+I₂

（c）2H₂SO₄═2SO₂↑+O₂↑+2H₂O

反應(yīng)（c）最難進(jìn)行；

（4）由圖可見，科學(xué)家需研究出合適的光分解催化劑，它能在光照下促使水的分解速率加快．故答案為：合適的光分解催化劑．

點(diǎn)評：

能源問題是當(dāng)今世界的熱點(diǎn)問題，新能源的開發(fā)和利用問題結(jié)合有關(guān)化學(xué)知識的考查成為中考的熱點(diǎn)之一．