Question

14．能源可化分為一級(jí)能源和二級(jí)能源．自然界以現(xiàn)成方式提供的能源稱為一級(jí)能源；需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級(jí)能源．氫氣是一種高效而沒(méi)有污染的二級(jí)能源，而如何快速制取出大量的氫氣則成為發(fā)展氫能源的主要問(wèn)題．
Ⅰ．氫氣可以由自然界中大量存在的水來(lái)制取：2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）該反應(yīng)要吸收大量的熱
回答下列問(wèn)題：
（1）關(guān)于用水制取二級(jí)能源氫氣，以下研究方向不正確的是AC
A．構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，因此可研究水不分解的情況下，使氫氣成為二級(jí)能源．
B．設(shè)法將太陽(yáng)光聚集，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣．
C．尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時(shí)釋放能量．
D．尋找特殊催化劑，用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能量，以分解水制取氫氣．
（2）氫能源既是綠色能源，又可循環(huán)使用．請(qǐng)?jiān)谌鐖D兩個(gè)空格中填上循環(huán)過(guò)程中反應(yīng)物和生成物的分子式，以完成理想的氫能源循環(huán)體系圖．
從能量轉(zhuǎn)換的角度看，過(guò)程Ⅱ主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．
Ⅱ．現(xiàn)有兩種可產(chǎn)生H₂的化合物甲和乙．將6.00g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質(zhì)和6.72LH₂（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）．甲與水反應(yīng)也能產(chǎn)生H₂，同時(shí)還產(chǎn)生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液．化合物乙在催化劑存在下可分解得到H₂和另一種單質(zhì)氣體丙，丙在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.25g/L．據(jù)此判斷
（1）甲的化學(xué)式是AlH₃；乙的電子式是．
（2）甲與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃+3H₂↑．該反應(yīng)中每生成1molH₂，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為N_A．
（3）甲與乙之間可能（填“可能”或“不可能）發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H₂，判斷理由是AlH₃中的H為-1價(jià)，NH₃中的H為+1價(jià)，有可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氫氣．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）A、水不分解也就是物質(zhì)不變化，物質(zhì)不變化也就不會(huì)產(chǎn)生新物質(zhì)，不產(chǎn)生新物質(zhì)就沒(méi)有氫氣．
B．通過(guò)水分解產(chǎn)生氫氣，這是可行的．
C．水分解產(chǎn)生氫氣，但需要吸收能量．
D．開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，以分解水制氫氣，可節(jié)約能源；
（2）分析轉(zhuǎn)化關(guān)系可知?dú)淠茉囱�環(huán)體系圖中，燃料電池是氫氣和氧氣反應(yīng)燃燒生成水的過(guò)程，水在太陽(yáng)能和催化劑作用下分解有生成氧氣和氫氣；
Ⅱ．白色沉淀可溶于NaOH溶液，應(yīng)為Al（OH）₃，說(shuō)明甲中含有Al和H兩種元素，n（H₂）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，則m（H）=0.3mol×2×1g/mol=0.6g，則6.00g甲中含有m（Al）=6.00g-0.6g=5.4g，n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，所以n（Al）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，則甲的化學(xué)式為AlH₃，丙在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.25g•L^-1，則丙的相對(duì)原子質(zhì)量為1.25g•L^-1×22.4L=28，應(yīng)為N₂，則乙為NH₃，結(jié)合對(duì)應(yīng)的物質(zhì)以及題目要求可解答該題．

解答 解：Ⅰ．（1）A．氫氣、氧氣是兩種單質(zhì)，氫氣具有可燃性，可成為新能源，氧氣不可以燃燒，只有助燃性．水是由氫元素和氧元素組成．元素不等同于單質(zhì)．所以，構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，說(shuō)法錯(cuò)誤．水在不分解的情況下，不會(huì)產(chǎn)生新物質(zhì)，不產(chǎn)生新物質(zhì)，就沒(méi)有氧氣和氫氣，水就不會(huì)成為新能源．因此可研究在水不分解的情況下，使氫成為二級(jí)能源，故A錯(cuò)誤；
B．太陽(yáng)能是一種廉價(jià)能源．水在高溫下可以分解，設(shè)法將太陽(yáng)光聚焦，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣．氫氣具有可燃性，可作為新能源，故B正確；
C．使用催化劑，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，但水的分解是吸熱反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．水可以分解生成H₂，氫氣具有可燃性，燃燒放熱．但分解水需高溫條件，需消耗能量，尋找特殊的化學(xué)物質(zhì)，可無(wú)需在高溫條件下分解水，降低成本，用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，故D正確，
故答案為：AC； 
（2）轉(zhuǎn)化關(guān)系可知?dú)淠茉囱�環(huán)體系圖中，燃料電池是氫氣和氧氣反應(yīng)燃燒生成水的過(guò)程，水在太陽(yáng)能和催化劑作用下分解有生成氧氣和氫氣，過(guò)程Ⅱ是發(fā)生的原電池反應(yīng)，能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程；
故答案為：化學(xué)；電；
Ⅱ．白色沉淀可溶于NaOH溶液，應(yīng)為Al（OH）₃，說(shuō)明甲中含有Al和H兩種元素，n（H₂）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，則m（H）=0.3mol×2×1g/mol=0.6g，則6.00g甲中含有m（Al）=6.00g-0.6g=5.4g，n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，所以n（Al）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，則甲的化學(xué)式為AlH₃，丙在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.25g•L^-1，則丙的相對(duì)原子質(zhì)量為1.25g•L^-1×22.4L=28，應(yīng)為N₂，則乙為NH₃，
（1）由以上分析可知甲為AlH₃，乙為NH₃，電子式為，故答案為：AlH₃；；
（2）AlH₃與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3H₂↑，反應(yīng)中H元素化合價(jià)分別由-1價(jià)、+1價(jià)變化為0價(jià)，則該反應(yīng)中每生成1molH₂，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為N_A，
故答案為：AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃+3H₂↑；N_A；
（3）AlH₃中的H為-1價(jià)，NH₃中的H為+1價(jià)，從化合價(jià)的角度可知二者可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氫氣，
故答案為：可能；AlH₃中的H為-1價(jià)，NH₃中的H為+1價(jià)，有可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氫氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及能源的轉(zhuǎn)化以及無(wú)機(jī)物的推斷，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，題目難度不大，注意根據(jù)先關(guān)反應(yīng)的現(xiàn)象以及數(shù)據(jù)判斷甲乙兩種物質(zhì)，注意相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫．