2019-2020年高中化學專題2化學反應與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能生物質(zhì)能和氫能的利用教學案蘇教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學專題2化學反應與能量轉(zhuǎn)化第4單元太陽能生物質(zhì)能和氫能的利用教學案蘇教版必修2 [學習目標定位]　1.知道能源的分類。2.認識開發(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，進而生成淀粉、纖維素，把光能轉(zhuǎn)化為化學能，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： ①光—熱轉(zhuǎn)換，如太陽能熱水器等； ②光—電轉(zhuǎn)換，如太陽能電池等； ③光—化學能轉(zhuǎn)換； ④光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換。 (2)舉例說明太陽能可間接轉(zhuǎn)化為機械能、電能或化學能。 答案　①太陽能間接轉(zhuǎn)化為機械能和電能。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，推動水輪機發(fā)電。 ②太陽能間接轉(zhuǎn)化為化學能。如礦物燃料由遠古時代的生物質(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　D 2．下列能源物質(zhì)中不是源于太陽能的是(　　) A．煤炭 B．水能 C．地熱能 D．沼氣 答案　C 解析　煤炭是遠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)化成化學能，儲存在植物體內(nèi)，經(jīng)過細菌的腐化而產(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)n＋6nO26nCO2＋5nH2O (2)生物化學轉(zhuǎn)換——用淀粉制取燃料乙醇 (C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6 C6H12O62CH3CH2OH＋2CO2↑ (3)熱化學轉(zhuǎn)換——生物質(zhì)隔絕空氣加強熱產(chǎn)生可燃氣體 3．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。 (2)生物質(zhì)能利用的方式有①直接燃燒；②生物化學轉(zhuǎn)換；③熱化學轉(zhuǎn)換。 3．植物及其廢棄物可制成乙醇燃料，下列關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．乙醇只能在實驗室內(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。下列關于能源開發(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反應獲得的 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反應獲得的，有的是自然界提供的，如水能、風能等，D錯。 三、氫能的開發(fā)和利用 1．通過初中化學的學習，氫能為什么是最好的新型能源？ 答案　氫能的三大優(yōu)點：(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)點和缺點？ 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)利用氫的熱核反應釋放的核能(如氫彈)。 氫能的開發(fā)利用及其優(yōu)點 (1)氫能具有熱值高、無污染、來源廣等優(yōu)點。 (2)氫能開發(fā)利用的關鍵問題是 ①低成本制備H2(關鍵是尋找有效的催化劑)； ②H2的貯存運輸(貯氫材料的研制應用)。 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、地熱能、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(　　) ①太陽能?、陲L能?、凼汀、苊骸、莩毕堋、弈静? A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．①②⑤ 答案　D 6．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”。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．“能源分類相關圖”如下圖所示，四組能源選項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、風能、沼氣 D．地熱能、海洋能、核能 答案　C 解析　A項，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B項，天然氣不是新能源，也不是可再生能源；D項，地熱能是來自地球內(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)報道，某國一集團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：2H2O2H2↑＋O2↑。下列說法正確的是(　　) ①水的分解反應是放熱反應?、跉錃馐且淮文茉础、凼褂脷錃庾魅剂嫌兄诳刂茰厥倚、苋粲蒙傻臍錃馀c空氣中多余的二氧化碳反應生成甲醇儲存起來，可以改善生存環(huán)境 A．①④ B．②③ C．③④ D．①② 答案　C 解析?、僦兴姆纸夥磻俏鼰岱磻虎谥性谧匀唤缰袣錃鉄o法直接取得，是二次能源；③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；④中生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應生成甲醇，則可以對二氧化碳進行循環(huán)利用。 4．下列關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)部蘊含著大量的能量 B．綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來 C．物質(zhì)的化學能可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能，為人類所利用 D．吸熱反應沒有利用價值 答案　D 解析　任何反應都有有利和不利的一面，如C＋CO22CO是吸熱反應，在鋼鐵冶煉中可以利用該反應獲得更多的還原劑CO，故D項錯誤。 5．能源是現(xiàn)代文明的原動力，通過化學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，說明該反應是________熱反應，這是由于反應物的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)生成物的總能量；從化學反應的本質(zhì)角度來看，是由于斷裂反應物中的化學鍵吸收的總能量________形成生成物中的化學鍵放出的總能量。 (2)氫氣被公認為是21世紀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)燃燒反應都是放熱反應，所以氫氣的燃燒反應是放熱反應，根據(jù)能量守恒定律，放熱反應是反應物的總能量大于生成物的總能量；化學反應的本質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，放熱反應的本質(zhì)是斷裂反應物中的化學鍵吸收的總能量小于形成生成物中的化學鍵放出的總能量。(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。 [基礎過關] 題組一　太陽能的利用 1．下列有關太陽能的利用方式以及列舉的實例錯誤的是(　　) 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—化學能轉(zhuǎn)換 D．風能是空氣流動形成的，與太陽能無關 答案　D 解析　光—電轉(zhuǎn)換、光—熱轉(zhuǎn)換、光—化學能轉(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項錯誤。 2．人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。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)化為化學能的過程 B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應，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 D．催化劑b表面的反應是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH 答案　C 解析　由CO2和HCOOH中碳元素的化合價變化可知，CO2應該在正極放電形成HCOOH，由圖示裝置電子移動的方向可確定b為正極，a為負極。催化劑a表面：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，所以答案選C。 題組二　生物質(zhì)能的利用 3．下列有關生物質(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－化學能的轉(zhuǎn)換，B項正確；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．把廢棄物進行生物化學轉(zhuǎn)化獲取甲烷 D．讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學反應，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，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；將廢物進行生物化學轉(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。 題組三　氫能的開發(fā)與利用 5．H2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H2 B．以焦炭和水為原料制水煤氣后再分離出H2 C．以赤熱的Fe和水反應生成H2 D．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，C＋H2O(g)CO＋H2；C項，3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；D項，2H2O2H2↑＋O2↑，B、C、D三項都要消耗傳統(tǒng)能源；而A項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)點很多，而且是一般傳統(tǒng)能源無法比擬的。 6．科學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NaHCO3＋H2HCOONa＋H2O。下列有關說法正確的是(　　) A．儲氫、釋氫過程均無能量變化 B．儲氫過程中，NaHCO3被氧化 C．NaHCO3、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，有關專家提出了利用太陽能制取氫能的構想。 下列說法正確的是(　　) A．H2O的分解反應是放熱反應 B．氫能源已被普遍使用 C．2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的總能量 D．氫氣不易貯存和運輸，無開發(fā)利用價值 答案　C 解析　2H2O===2H2↑＋O2↑是吸熱反應，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。觀察下面圖示，判斷在此構想的物質(zhì)循環(huán)中，太陽能最終轉(zhuǎn)化為(　　) A．化學能 B．熱能 C．生物質(zhì)能 D．電能 答案　B 解析　理解圖示的轉(zhuǎn)化關系便可順利解題。關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→化學能→熱能 B．太陽能→機械能→電能 C．生物質(zhì)能→電能→化學能→熱能 D．太陽能→機械能→化學能 答案　A 解析　煤、石油、天然氣是遠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”，可以說是遠古植物將太陽能轉(zhuǎn)換化學能而儲存下來的；生物質(zhì)能是植物進行光合作用將太陽能轉(zhuǎn)換的化學能。最后化學能通過各種途徑變?yōu)闊崮?、電能等能量形式? [能力提升] 11．(1)請在每個化學方程式后的橫線上注明化學反應過程中能量的主要轉(zhuǎn)化形式。 ①Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag：________(填正向反應的能量轉(zhuǎn)化形式)。 ②2C2H2＋5O24CO2＋2H2O：________。 ③6H2O＋6CO2C6H12O6＋6O2：________。 ④CaCO3CaO＋CO2↑：________。 (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，有關過程如下： (C6H10O5)n(纖維素)＋nH2O3nCO2↑＋3nCH4↑＋能量 ①上述過程的實際意義是______________________________________。 ②在使用沼氣做飯時，需要注意的問題是___________________________________。 ③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)①化學能轉(zhuǎn)化為電能?、诨瘜W能轉(zhuǎn)化為熱能　③光能轉(zhuǎn)化為化學能?、軣崮苻D(zhuǎn)化為化學能　(2)①即是能源的一個重要來源，也是擴大肥源、提高肥效、改善農(nóng)村衛(wèi)生條件的重要措施?、诜乐拐託庑孤３謴N房通風良好?、凵镔|(zhì)　新 解析　(1)①放電時，該反應在原電池中進行，將化學能轉(zhuǎn)化為電能。 ②C2H2(乙炔)燃燒時主要將化學能轉(zhuǎn)化為熱能。 ③綠色植物進行光合作用時，主要將光能轉(zhuǎn)化為化學能。 ④石灰石(CaCO3)高溫分解時，主要將熱能轉(zhuǎn)化為化學能。 (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)化為化學能，獲得潔凈的燃料，既可以提供能源，也可以擴大肥源、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，保護廚房通風良好。建立沼氣發(fā)電站，可以把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。 12．科學家認為，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 C．光解海水 D．以石油、天然氣為原料制取 (3)某學生查閱大量資料，提出下列用水制取氫氣的研究方向： ①研究在水不發(fā)生化學反應的情況下制取氫氣，同時釋放能量 ②設法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣 ③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 ④尋找特殊化學物質(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，并簡述理由： 不合理的是________，理由是_______________________________________________。 答案　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJmol－1 (2)C　(3)①　水分子中不含氫氣分子，不可能在不發(fā)生化學反應的情況下得到氫氣，且水分解是吸熱反應(或③　催化劑能提高水分解產(chǎn)生氫氣的反應速率，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項不正確；鋅和稀硫酸反應生成的氫氣太少，不能滿足生產(chǎn)需要，且不經(jīng)濟，B項不正確；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項不正確。 13．保護環(huán)境已成為當前和未來的一項全球性重大課題。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，有的專家提出利用太陽能促使燃料循環(huán)使用的構想，如圖所示： 請回答下列問題： (1)過程Ⅰ的能量轉(zhuǎn)化形式為__________能轉(zhuǎn)化為__________能。 (2)上述轉(zhuǎn)化過程中，ΔH1和ΔH2的關系是__________。 (3)斷裂1 mol化學鍵所需的能量見下表： H—N H—O N≡N O＝O E/kJmol－1 393 460 941 499 常溫下，N2與H2O反應生成NH3的熱化學方程式為 ________________________________________________________________________。 答案　(1)太陽　化學 (2)ΔH1＝－ΔH2 (3)2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝1 189 kJmol－1 解析　(1)由圖可知，過程Ⅰ是太陽能轉(zhuǎn)化為化學能。(2)由能量守恒定律可知，ΔH1＝－ΔH2。(3)常溫下，N2與H2O反應生成NH3的反應為2N2(g)＋6H2O(l) ===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝2941 kJmol－1＋62460 kJmol－1－(43393 kJmol－1＋3499 kJmol－1)＝1 189 kJmol－1，熱化學方程式為2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝1 189 kJmol－1。 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)標準狀況下，11.2 L H2燃燒生成液態(tài)的水，放出Q kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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，氧氣在________極上發(fā)生________反應。 若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出正、負極上的電極反應式：負極________________________________________________________________________， 正極________________________________________________________________________。 答案　(1)需大量電能 (2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－4Q kJmol－1 (3)來源豐富(H2O)，燃燒放出的熱量多，產(chǎn)物無污染 (4)負　氧化　正　還原　2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===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 mol＝4Q kJ，故該反應的熱化學方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－4Q kJmol－1。 (3)H2作為“綠色能源”優(yōu)點有：來源豐富；熱值高；無污染。 (4)在氫氧燃料電池中，H2在負極失電子發(fā)生氧化反應，O2在正極發(fā)生還原反應。若電解質(zhì)為KOH溶液，則負極為2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正極為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。