第十一单元　化学与社会发展

第一节　化学与能源开发

　[学生用书P75]

1．绿色能源是理想的能源，不会造成环境污染。下列不属于绿色能源的是(　　)

A．风能 B．太阳能

C．煤 D．氢能

2．下列能源中，不会对环境造成污染而且取之不尽的是(　　)

A．石油 B．天然气

C．氢气 D．太阳能

3．下列反应中，由化学能转化为电能的是(　　)

A．煤燃烧 B．干电池放电

C．光合作用 D．水电解

4．一种新型绿色燃料电池，是把H2、CO、CH4等气体和空气不断输入直接氧化，使化学能转变为电能。下列有关这三种气体的说法中，正确的是(　　)

A．都是无毒无害气体

B．在自然界都大量存在

C．都可以燃烧并放出大量的热

D．燃烧产物均为CO2和H2O

5．可燃冰的化学式为CH4·nH2O。下列关于“可燃冰”的叙述中，错误的是(　　)

A．“可燃冰”不是冰，而是干冰

B．因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作 “可燃冰”

C．“可燃冰”需要在低温、高压的条件下才能形成

D．“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源

6．氢气是一种理想的新能源，目前只在火箭发射等少数情况下使用，其主要原因是 (　　)

A．燃烧时产生的能量低于同质量的其他燃料

B．水资源受到严重污染，原料匮乏

C．氢气燃烧产物对环境有污染

D．制氢气耗能大，成本高

7．被称之为“软电池”的纸质电池，采用薄层纸片作为传导体，电池总反应原理为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，避免了传统电池所带来的污染问题，因而废旧的纸质电池可作为一般的废弃物加以处理。下列说法错误的是(　　)

A．该电池反应中锌元素化合价升高、锰元素的化合价降低

B．其工作原理是将化学能转化为电能

C．该电池反应中二氧化锰作催化剂

D．开发利用该电池可以减少对环境的污染

8．如图是氢氧燃料电池的示意图，电池工作时，H2和O2反应生成水，同时电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是(　　)

A．电池中使用了金属材料

B．该电池符合绿色化学理念

C．电池工作时，溶液pH增大

D．该电池可实现化学能转化为电能

9．“低碳经济”已成为经济发展的重要模式，实现“低碳经济的一种策略是节能。下列制备氢气的方法最节能的是(　　)

A．电解水：2H2Oword/media/image1.gif2H2↑＋O2↑

B．焦炭与水蒸气反应：C＋H2Oword/media/image2.gifH2＋CO

C．太阳光分解水：2H2Oword/media/image3.gif2H2↑＋O2↑

D．天然气与水蒸气反应：CH4＋H2Oword/media/image2.gifCO＋3H2

10．工业上可用煅烧黄铁矿(主要成分FeS2)产生的二氧化硫通过下列工艺过程制取氢气。下列说法不正确的是(　)

A．分离器中分离出的副产品是硫酸

B．生产流程中能被循环利用的物质X为I2

C．膜反应器中HI气体发生反应的化学方程式为2HIword/media/image4.gifH2＋I2

D．该生产过程不仅能开发出氢能源，而且能实现可持续发展，不需再消耗能源

11．化学在“节能减排”中发挥着重要作用。

(1)液化天然气是正在推广的公交车燃料，它具有燃烧效率高、污染小的优点。请写出天然气完全燃烧的化学方程式：__________________。

(2)氢化镁(MgH2)固体可为氢动力汽车提供能源，其与水反应生成氢氧化镁和氢气。写出该反应的化学方程式：

_________________________________。

(3)氢能源被称为“21世纪最理想的能源”，它除了具备原料来源广、燃烧热值高的优点外，还有什么优点？

_________________________。

(4)为节约能源，使燃料充分燃烧，应考虑的因素是什么？______________(写出一条即可)。

12．关于用水制二级能源氢气，以下研究方向不正确的是(　　)

A．构成水的氢和氧都是可燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源

B．设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生氢气

C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量

D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气

13．目前，科学家提出了一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图所示)。据此推断下列说法错误的是(　　)

A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能

B．该氢能源的循环体系能够实现太阳能转化为电能

C．在此循环中发生了反应：2H2Oword/media/image1.gif2H2↑＋O2↑

D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂

在此循环中，H2O是通过光分解催化剂催化分解的，能量是由太阳能转化为化学能，而不是利用电能电解。

14．[2017·丽水]2017年5月18日，国土资源部发布消息，在南海北部1 266米深的神狐海域，中国首次海域“可燃冰”试采成功。

查阅资料发现，古代低等生物遗骸大量沉积，经过漫长的地质年代形成石油及天然气，海底的天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的固体物质即“可燃冰”。“可燃冰”为甲烷的水合物，遇火即可燃烧且热值高，是一种环保、高效的新能源。

(1)若甲烷的水合物化学式为CH4·8H2O，它的相对分子质量是160，则CH4·8H2O中CH4的质量分数为______。

(2)可燃冰储存的巨大的化学能量最终来自于古代绿色植物通过_______固定的太阳能。

(3)人类正面临常规能源枯竭的危机，下列有关能源的认识正确的是_____________(填字母序号)。

A．提高能源利用效率

B．积极寻找替代常规能源的新能源

C．自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源

15．能源“非石油化”是战略目标，发展以CH4、CO2等为原料的“C1化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有H2S等有毒气体，下图为天然气合成氨的工艺流程。

(1)甲烷—氧气燃料电池是将______能转化为_______能的装置。

(2)CH4可合成多种无机物和有机物。研究CH4和CO2反应生成CO和H2，重大意义在于______________________；我国科研人员首先发现CH4可直接分解获得C6H6和H2，化学方程式为___________________。流程中参与循环的物质是________________________(填化学式)。

参考答案

1．　C　【解析】根据绿色能源的特点解答。

2．　D　【解析】氢气与太阳能都属于新能源，不会造成污染，但太阳能是取之不尽的新能源。故选D。

3．　B　【解析】煤燃烧是化学能转化为热能和光能；干电池放电是化学能转变成电能；光合作用是光能转化成化学能；水电解是电能转化成化学能。故选B。

4．　C　【解析】三种气体中CO是有毒气体；三者都可以燃烧并放出大量的热。

5．　A　

6．　D　

7．　C　

8．　C【解析】A．铂是金属，属于金属材料；B.电池工作时，H2和O2反应生成水，不产生污染物；C.因为生成的水在氢氧化钾溶液中，使溶液浓度变小，碱性减弱，pH减小；D.该电池将氢气与氧气的化学能转化为电能。

9．　C　【解析】利用太阳能、高效催化剂分解水不需要电能、热能，是最节能的氢气制取方法。

10．　D　【解析】A．因为要通过HI反应制取氢气，所以副产品是硫酸；B.根据流程可知生产流程中能被循环利用的物质X为I2；C.膜反应器中HI气体发生反应的化学方程式为2HIword/media/image4.gifH2＋I2；D.在反应器中需要加热升温，错误，故选D。

11．(1)CH4_＋_2O2_word/media/image5.gif2H2O_＋_CO2

(2)MgH2＋2H2O===Mg(OH)2＋2H2↑

(3)生成物无污染

(4)增大氧气的浓度或增大可燃物与氧气的接触面积

【解析】天然气完全燃烧的化学方程式为CH4＋ 2O2word/media/image5.gif2H2O ＋ CO2；氢化镁(MgH2)固体可为氢动力汽车提供能源，其与水反应生成氢氧化镁和氢气反应的化学方程式为MgH2＋ 2H2O===Mg(OH)2＋2H2↑；氢能源被称为“21世纪最理想的能源”，它除了具备原料来源广、燃烧热值高的优点外，还有生成物无污染，是一种最洁净的能源的特点；为节约能源，使燃料充分燃烧，应考虑的因素是增大氧气的浓度或增大可燃物与氧气的接触面积。

12．　A　

13．　C　【解析】在此循环中，H2O是通过光分解催化剂催化分解的，能量是由太阳能转化为化学能，而不是利用电能电解。

14．(1)10%

(2)光合作用

(3)ABC【解析】(1)CH4·8H2O中CH4的质量分数为word/media/image6.gif×100%＝10%。

(2)“可燃冰”储存的巨大的化学能量终来自于古代绿色植物通过光合作用固定的太阳能。

(3)“可燃冰”燃烧时把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，这说明能量转化具有方向性。

(4)A.提高能源利用效率，可以节约能源，正确；B.积极寻找替代常规能源的新能源，正确；C.自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源，正确。

15．(1)化学电

(2)能够有效地控制温室效应

6CH4===C6H6＋9H2

Fe2O3·H2O