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）+

1

2

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�。�請(qǐng)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2H₂O

SO2、I2  .

2H₂↑+O₂↑，其循環(huán)過程分三步進(jìn)行：
（a）SO₂+I₂+H₂O→A（

 

）+B（

 

）
（b）A（

 

）→

 

+

 

（c）B（

 

）→

 

+

 

+

 

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）

高溫  .

CO₂+4H₂，故答案為：CH₄+2H₂O（g）

高溫  .

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：2HI

高溫  .

H₂+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）2HI

高溫  .

H₂+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(píng)：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(shí)的考查成為中考的熱點(diǎn)之一．