2019-2020年高中化學(xué)專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用教學(xué)案蘇教版必修2學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道能源的分類。2.認(rèn)識開發(fā)利用清潔高效新能源的重要意義。一、太陽能的利用1下圖是太陽能的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖觀察分析上圖，回答下列問題：(1)地球上最根本的能源是太陽能，太陽能可以轉(zhuǎn)化為各種不同的能量，如熱能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。自然界中利用太陽能最重要也是最成功的途徑是植物的光合作用。(2)目前，世界所需的能源大多來自于石油、煤、天然氣，它們是由遠(yuǎn)古生物掩埋在地下深處歷經(jīng)幾百萬年演變所形成的。(3)在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)而生成淀粉、纖維素，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成水和二氧化碳，釋放出熱量，供給生命活動的需要。2閱讀教材內(nèi)容，回答下列問題：(1)直接利用太陽能的方式有哪些？答案直接利用太陽輻射能，基本方式有：光熱轉(zhuǎn)換，如太陽能熱水器等；光電轉(zhuǎn)換，如太陽能電池等；光化學(xué)能轉(zhuǎn)換；光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換。(2)舉例說明太陽能可間接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、電能或化學(xué)能。答案太陽能間接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和電能。如太陽輻射能使地表水分蒸發(fā)形成云雨，匯成江、河，上游的水位提高，形成落差，推動水輪機(jī)發(fā)電。太陽能間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。如礦物燃料由遠(yuǎn)古時代的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化而來，歸根到底是由太陽能轉(zhuǎn)化而來。1.人類生命活動使用的能量主要來源于太陽能2被廣泛開發(fā)利用的理想能源太陽能(1)數(shù)量巨大；(2)時間長久；(3)普照大地；(4)清潔安全。1下列有關(guān)太陽能的說法不正確的是()A太陽能以光波形式傳送到地面B化石燃料蘊(yùn)藏的能源來自太陽能C太陽能是潔凈能源，不污染環(huán)境D食用植物體內(nèi)的淀粉、蛋白質(zhì)等屬直接利用太陽能答案D2下列能源物質(zhì)中不是源于太陽能的是()A煤炭 B水能 C地?zé)崮?D沼氣答案C解析煤炭是遠(yuǎn)古植物吸收太陽能固定下來的能量，是儲存在地殼中的“太陽能”；水能是地球上的水經(jīng)過植物的光合作用、新陳代謝等生命活動推動了地球上水的循環(huán)，所以水能是間接的來自于太陽能；沼氣是植物吸收太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲存在植物體內(nèi)，經(jīng)過細(xì)菌的腐化而產(chǎn)生的，也是太陽能的轉(zhuǎn)換。二、生物質(zhì)能的利用1閱讀教材回答：生物質(zhì)能的來源是什么？你所熟悉的生物質(zhì)有哪些？答案生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所儲存的能量。生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)廢棄物(如植物的秸稈、枝葉)、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物、動物糞便等。2舉例說明生物質(zhì)能利用的方式主要有哪幾種？答案生物質(zhì)能利用的方式主要有三種：(1)直接燃燒燃燒植物枝葉獲得熱量：(C6H10O5)n6nO26nCO25nH2O(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換用淀粉制取燃料乙醇(C6H10O5)nnH2OnC6H12O6C6H12O62CH3CH2OH2CO2(3)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換生物質(zhì)隔絕空氣加強(qiáng)熱產(chǎn)生可燃?xì)怏w3現(xiàn)代垃圾處理廠是把大量生活垃圾中的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱能、電能。生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)及利用方式(1)生物質(zhì)能具有可再生、儲量大、污染低等優(yōu)點(diǎn)。(2)生物質(zhì)能利用的方式有直接燃燒；生物化學(xué)轉(zhuǎn)換；熱化學(xué)轉(zhuǎn)換。3植物及其廢棄物可制成乙醇燃料，下列關(guān)于乙醇燃料的說法錯誤的是()A它是一種可再生能源B乙醇易燃燒，污染小C乙醇只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)作燃料D糧食作物是制乙醇的重要原料答案C解析糧食作物經(jīng)過發(fā)酵可制得乙醇，所以A、D正確；乙醇燃燒生成二氧化碳和水，污染小，所以B正確；乙醇也可用作汽車的燃料，所以C錯誤。4能源與人類的生活和社會發(fā)展密切相關(guān)。下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法正確的是()A用糧食發(fā)酵得到酒精代替汽油作汽車燃料B隨著科技的發(fā)展，氫氣將會成為主要能源C在農(nóng)村不提倡利用沼氣作生活燃料D人類利用的能源都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的答案B解析用糧食發(fā)酵得到酒精會大量消耗糧食，不符合我國糧食安全的國情，A錯；在農(nóng)村提倡利用沼氣作生活燃料，C錯；人類利用的能源有的是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的，有的是自然界提供的，如水能、風(fēng)能等，D錯。三、氫能的開發(fā)和利用1通過初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，氫能為什么是最好的新型能源？答案氫能的三大優(yōu)點(diǎn)：(1)熱值高；(2)來源廣；(3)無污染。2氫能是一種理想的、極有前途的二次能源，它被人們視為理想的“綠色能源”?，F(xiàn)在有多少種氫能的開發(fā)方式？這些方式有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？答案目前人類制取氫氣的方法有：(1)以天然氣、石油和煤為原料，在高溫下與水蒸氣反應(yīng)或用部分氧化法制氫氣。此法消耗大量不可再生的能源。(2)電解水制氫氣。該方法制備氫氣的條件比較簡單，對環(huán)境也不會造成污染，但用該方法來制備氫氣需要消耗大量的電能，生產(chǎn)成本太高。(3)在光分解催化劑存在下，在特定的裝置中，利用太陽能分解水制氫氣。3舉例說明氫能的利用有哪些途徑？答案(1)氫氣燃燒放熱(如以液態(tài)氫作為火箭的燃料)；(2)用高壓氫氣、氧氣制作氫氧燃料電池；(3)利用氫的熱核反應(yīng)釋放的核能(如氫彈)。氫能的開發(fā)利用及其優(yōu)點(diǎn)(1)氫能具有熱值高、無污染、來源廣等優(yōu)點(diǎn)。(2)氫能開發(fā)利用的關(guān)鍵問題是低成本制備H2(關(guān)鍵是尋找有效的催化劑)；H2的貯存運(yùn)輸(貯氫材料的研制應(yīng)用)。5綠色能源是指使用過程中不排放或排放極少污染物的能源，如一級能源中的水能、地?zé)崮?、天然氣等；二級能源中的電能、氫能等。下列能源屬于綠色能源的是()太陽能風(fēng)能石油煤潮汐能木材A BC D答案D6冰島火山爆發(fā)再一次向人類敲響了警鐘，必須發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”。氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車備受青睞。下列不是氫能優(yōu)點(diǎn)的是()A原料來源廣B易燃燒，放出熱量多C生成物無污染D制取H2簡單易行答案D解析工業(yè)上制取H2的原料是H2O，來源廣，A正確；H2易燃燒且等質(zhì)量物質(zhì)中放出的熱量較多，產(chǎn)物為H2O，無污染，B、C正確；工業(yè)上利用水制取H2需消耗大量能量且效率低，D錯。1能量的轉(zhuǎn)化2能源的分類1“能源分類相關(guān)圖”如下圖所示，四組能源選項(xiàng)中全部符合圖中陰影部分的能源是()A煤炭、石油、潮汐能 B水能、生物能、天然氣C太陽能、風(fēng)能、沼氣 D地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、核能答案C解析A項(xiàng)，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B項(xiàng)，天然氣不是新能源，也不是可再生能源；D項(xiàng)，地?zé)崮苁莵碜缘厍騼?nèi)部的能源，核能不是可再生能源，也不是來自太陽的能源。2下列給出的能源中，不能作為新能源的是()A太陽能 B無煙煤 C燃料電池 D氫能答案B解析煤屬于礦物燃料，會嚴(yán)重污染空氣。太陽能、燃料電池、氫能均為有發(fā)展前景的新能源。3據(jù)報(bào)道，某國一集團(tuán)擬在太空建造巨大的集光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：2H2O2H2O2。下列說法正確的是()水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)氫氣是一次能源使用氫氣作燃料有助于控制溫室效應(yīng)若用生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇儲存起來，可以改善生存環(huán)境A B C D答案C解析中水的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；中在自然界中氫氣無法直接取得，是二次能源；中氫氣的燃燒產(chǎn)物是水，化石燃料燃燒會產(chǎn)生二氧化碳，所以氫氣作燃料有助于控制溫室效應(yīng)；中生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，則可以對二氧化碳進(jìn)行循環(huán)利用。4下列關(guān)于能源和作為能源使用的物質(zhì)的敘述中錯誤的是()A化石能源物質(zhì)內(nèi)部蘊(yùn)含著大量的能量B綠色植物進(jìn)行光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來C物質(zhì)的化學(xué)能可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能，為人類所利用D吸熱反應(yīng)沒有利用價值答案D解析任何反應(yīng)都有有利和不利的一面，如CCO22CO是吸熱反應(yīng)，在鋼鐵冶煉中可以利用該反應(yīng)獲得更多的還原劑CO，故D項(xiàng)錯誤。5能源是現(xiàn)代文明的原動力，通過化學(xué)方法可以使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化，從而開辟新能源和提高能源的利用率。(1)氫氣在燃燒時，放出大量熱量，說明該反應(yīng)是_熱反應(yīng)，這是由于反應(yīng)物的總能量_(填“大于”“小于”或“等于”，下同)生成物的總能量；從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)角度來看，是由于斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量_形成生成物中的化學(xué)鍵放出的總能量。(2)氫氣被公認(rèn)為是21世紀(jì)代替礦物燃料的理想能源，2 g 氫氣燃燒時放出286 kJ熱量，而每千克汽油燃燒放出的熱量為46 000 kJ。試據(jù)此分析氫氣作為能源代替汽油的優(yōu)勢：_。答案(1)放大于小于(2)清潔能源，燃燒后無污染環(huán)境的物質(zhì)生成；單位質(zhì)量放出的熱量多解析(1)燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，所以氫氣的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)能量守恒定律，放熱反應(yīng)是反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，放熱反應(yīng)的本質(zhì)是斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵放出的總能量。(2)2 g氫氣燃燒時放出286 kJ熱量，所以1 000 g氫氣燃燒放出143 000 kJ的熱量，約是每千克汽油燃燒放出熱量的3倍，且氫氣燃燒的產(chǎn)物是水，對環(huán)境無污染。基礎(chǔ)過關(guān)題組一太陽能的利用1下列有關(guān)太陽能的利用方式以及列舉的實(shí)例錯誤的是()A太陽能電池是一種光電轉(zhuǎn)換形式B太陽能熱水器是一種光熱轉(zhuǎn)換形式C綠色植物進(jìn)行的光合作用，是一種光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換，它的本質(zhì)是光化學(xué)能轉(zhuǎn)換D風(fēng)能是空氣流動形成的，與太陽能無關(guān)答案D解析光電轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換、光化學(xué)能轉(zhuǎn)換和光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換是太陽能利用的基本方式。它們都是把光能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量的過程。風(fēng)能形成的本質(zhì)原因是太陽輻射使空氣受熱不均造成的，D項(xiàng)錯誤。2人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學(xué)原料。下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是()A該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生C催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng)D催化劑b表面的反應(yīng)是CO22H2e=HCOOH答案C解析由CO2和HCOOH中碳元素的化合價變化可知，CO2應(yīng)該在正極放電形成HCOOH，由圖示裝置電子移動的方向可確定b為正極，a為負(fù)極。催化劑a表面：2H2O4e=4HO2，所以答案選C。題組二生物質(zhì)能的利用3下列有關(guān)生物質(zhì)能的說法不正確的是()A生物質(zhì)能是可再生能源B生物質(zhì)能來源于太陽能C焚燒生活垃圾發(fā)電是將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為電能D玉米、高粱發(fā)酵制乙醇是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能答案C解析生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量，生物質(zhì)能最終利用的結(jié)果：除釋放能量外，產(chǎn)生無污染的CO2和H2O，通過植物的光合作用，重新將太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，因此生物質(zhì)能是可再生的新能源，A正確；光生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化本質(zhì)是光化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，B項(xiàng)正確；焚燒生活垃圾發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程是：生物質(zhì)能熱能電能，C不正確；含淀粉較高的農(nóng)作物發(fā)酵制燃料乙醇是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D正確。4下列對于城市廢棄物中生物質(zhì)能的利用不合理的是()A把廢棄物拉到鄉(xiāng)下找個地方埋掉B對廢棄物進(jìn)行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供熱和發(fā)電C把廢棄物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取甲烷D讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃性氣體答案A解析城市廢棄物中含有豐富的生物質(zhì)能，埋掉是一種資源浪費(fèi)，故A不合理；處理后焚燒利用產(chǎn)生的熱能供熱和發(fā)電，B合理；將廢物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取甲烷、可燃性氣體均合理，故C、D合理；利用不合理的只有A項(xiàng)。題組三氫能的開發(fā)與利用5H2是一種很有前途的能源，以水為原料大量制取H2，最理想的途徑是()A利用太陽能直接使水分解為H2B以焦炭和水為原料制水煤氣后再分離出H2C以赤熱的Fe和水反應(yīng)生成H2D由熱電廠提供電能，利用直流電電解水產(chǎn)生H2答案A解析B項(xiàng)，CH2O(g)COH2；C項(xiàng)，3Fe4H2O(g)Fe3O44H2；D項(xiàng)，2H2O2H2O2，B、C、D三項(xiàng)都要消耗傳統(tǒng)能源；而A項(xiàng)中太陽能是已被人們使用的新能源，與傳統(tǒng)能源相比較，太陽能的優(yōu)點(diǎn)很多，而且是一般傳統(tǒng)能源無法比擬的。6科學(xué)家最近研究出一種環(huán)保、安全的儲氫方法，其原理可表示為NaHCO3H2HCOONaH2O。下列有關(guān)說法正確的是()A儲氫、釋氫過程均無能量變化B儲氫過程中，NaHCO3被氧化CNaHCO3、HCOONa均含有離子鍵和共價鍵D釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2答案C解析儲氫、釋氫過程均存在能量變化，A不正確；儲氫過程中，NaHCO3被H2還原，B不正確；NaHCO3中Na與HCO之間存在離子鍵，HCO中存在共價鍵，HCOONa中Na與HCOO之間存在離子鍵，HCOO中存在共價鍵，C項(xiàng)正確；釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出0.1 mol H2，但沒說明狀態(tài)，無法知道其體積，D項(xiàng)不正確。題組四能源的轉(zhuǎn)化與利用7下列過程中的能量轉(zhuǎn)化，屬于太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能的是()A石油燃燒B植物的光合作用C核電站發(fā)電D太陽能電池供電答案B解析石油燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；太陽能電池供電是太陽能轉(zhuǎn)化為電能；植物的光合作用是太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。8為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時緩解能源危機(jī)，有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。下列說法正確的是()AH2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)B氫能源已被普遍使用C2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的總能量D氫氣不易貯存和運(yùn)輸，無開發(fā)利用價值答案C解析2H2O=2H2O2是吸熱反應(yīng)，說明2 mol H2O的能量低于2 mol H2 和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易貯存和運(yùn)輸，所以氫能源利用并未普及，但發(fā)展前景廣闊。9有專家指出，如果利用太陽能使燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等重新組合，那么，不僅可以消除對大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機(jī)。觀察下面圖示，判斷在此構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中，太陽能最終轉(zhuǎn)化為()A化學(xué)能 B熱能C生物質(zhì)能 D電能答案B解析理解圖示的轉(zhuǎn)化關(guān)系便可順利解題。關(guān)鍵信息是利用太陽能使CO2、H2O、N2等重新組合，根據(jù)圖示可知燃料燃燒后轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物并放出熱量，燃燒產(chǎn)物又結(jié)合太陽能轉(zhuǎn)化為燃料，如此循環(huán)可知太陽能最終轉(zhuǎn)化為熱能。故選B。10煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能的能量形成和轉(zhuǎn)換利用過程基本上是()A太陽能化學(xué)能熱能B太陽能機(jī)械能電能C生物質(zhì)能電能化學(xué)能熱能D太陽能機(jī)械能化學(xué)能答案A解析煤、石油、天然氣是遠(yuǎn)古植物吸收太陽能固定下來的能量，是儲存在地殼下面的“太陽能”，可以說是遠(yuǎn)古植物將太陽能轉(zhuǎn)換化學(xué)能而儲存下來的；生物質(zhì)能是植物進(jìn)行光合作用將太陽能轉(zhuǎn)換的化學(xué)能。最后化學(xué)能通過各種途徑變?yōu)闊崮?、電能等能量形式。能力提?1(1)請?jiān)诿總€化學(xué)方程式后的橫線上注明化學(xué)反應(yīng)過程中能量的主要轉(zhuǎn)化形式。ZnAg2OH2OZn(OH)22Ag：_(填正向反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化形式)。2C2H25O24CO22H2O：_。6H2O6CO2C6H12O66O2：_。CaCO3CaOCO2：_。(2)沼氣是一種廉價的能源，它是由秸稈、雜草等廢棄物經(jīng)微生物發(fā)酵后產(chǎn)生的，有關(guān)過程如下：(C6H10O5)n(纖維素)nH2O3nCO23nCH4能量上述過程的實(shí)際意義是_。在使用沼氣做飯時，需要注意的問題是_。建立沼氣發(fā)電站，可以把_能轉(zhuǎn)化為電能，沼氣被稱為_能源。答案(1)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(2)即是能源的一個重要來源，也是擴(kuò)大肥源、提高肥效、改善農(nóng)村衛(wèi)生條件的重要措施防止沼氣泄漏，保持廚房通風(fēng)良好生物質(zhì)新解析(1)放電時，該反應(yīng)在原電池中進(jìn)行，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。C2H2(乙炔)燃燒時主要將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。綠色植物進(jìn)行光合作用時，主要將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。石灰石(CaCO3)高溫分解時，主要將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)秸稈、雜草等廢棄物經(jīng)微生物發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，可將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，獲得潔凈的燃料，既可以提供能源，也可以擴(kuò)大肥源、提高肥效、改善農(nóng)村衛(wèi)生條件。沼氣與空氣混合后遇到明火會發(fā)生爆炸，在使用沼氣做飯時，要防止沼氣泄漏，保護(hù)廚房通風(fēng)良好。建立沼氣發(fā)電站，可以把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。12科學(xué)家認(rèn)為，氫氣是一種高效而無污染的理想能源，近20年來，對氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展。(1)已知1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8 kJ的熱量，試寫出H2燃燒的熱化學(xué)方程式：_。(2)為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價的氫氣，下列可供開發(fā)又較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是_(填字母)。A電解水 B鋅和稀硫酸反應(yīng)C光解海水 D以石油、天然氣為原料制取(3)某學(xué)生查閱大量資料，提出下列用水制取氫氣的研究方向：研究在水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下制取氫氣，同時釋放能量設(shè)法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣尋找高效催化劑，提高水在一定條件下分解產(chǎn)生氫氣的轉(zhuǎn)化率尋找特殊化學(xué)物質(zhì)，用于開發(fā)廉價能源，用以分解水制取氫氣請你從上述研究方向中，選擇其中不合理的一項(xiàng)，并簡述理由：不合理的是_，理由是_。答案(1)H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1(2)C(3)水分子中不含氫氣分子，不可能在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下得到氫氣，且水分解是吸熱反應(yīng)(或催化劑能提高水分解產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率，但不能提高水的轉(zhuǎn)化率)解析(2)電解水需要消耗大量的電力，A項(xiàng)不正確；鋅和稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣太少，不能滿足生產(chǎn)需要，且不經(jīng)濟(jì)，B項(xiàng)不正確；以石油和天然氣為原料制取氫氣也需要消耗大量的能源，D項(xiàng)不正確。13保護(hù)環(huán)境已成為當(dāng)前和未來的一項(xiàng)全球性重大課題。為解決目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題，并緩解能源危機(jī)，有的專家提出利用太陽能促使燃料循環(huán)使用的構(gòu)想，如圖所示：請回答下列問題：(1)過程的能量轉(zhuǎn)化形式為_能轉(zhuǎn)化為_能。(2)上述轉(zhuǎn)化過程中，H1和H2的關(guān)系是_。(3)斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量見下表：HNHONNOOE/kJmol1393460941499常溫下，N2與H2O反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為_。答案(1)太陽化學(xué)(2)H1H2(3)2N2(g)6H2O(l)=4NH3(g)3O2(g)H1 189 kJmol1解析(1)由圖可知，過程是太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)由能量守恒定律可知，H1H2。(3)常溫下，N2與H2O反應(yīng)生成NH3的反應(yīng)為2N2(g)6H2O(l)=4NH3(g)3O2(g)H2941 kJmol162460 kJmol1(43393 kJmol13499 kJmol1)1 189 kJmol1，熱化學(xué)方程式為2N2(g)6H2O(l)=4NH3(g)3O2(g)H1 189 kJmol1。14分析下圖，回答以下問題：(1)電解水生成H2，首先要解決的問題是_。(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L H2燃燒生成液態(tài)的水，放出Q kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。(3)氫氣作為理想的“綠色能源”的主要理由是_。(4)氫氧燃料電池是氫能源利用的一個重要方向。氫氣在_極上發(fā)生_反應(yīng)，氧氣在_極上發(fā)生_反應(yīng)。若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出正、負(fù)極上的電極反應(yīng)式：負(fù)極_，正極_。答案(1)需大量電能(2)2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4Q kJmol1(3)來源豐富(H2O)，燃燒放出的熱量多，產(chǎn)物無污染(4)負(fù)氧化正還原2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH解析(2)11.2 L H2為0.5 mol，故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水放出熱量為2 mol4Q kJ，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4Q kJmol1。(3)H2作為“綠色能源”優(yōu)點(diǎn)有：來源豐富；熱值高；無污染。(4)在氫氧燃料電池中，H2在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)。若電解質(zhì)為KOH溶液，則負(fù)極為2H24e4OH=4H2O，正極為O24e2H2O=4OH。