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鲁教版（2024）九年级下册 第十一单元　化学与社会发展第二节　化学与能源开发 题型专练
【题型1】常见能源及其分类
【典型例题】如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花，花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动．下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是(　　)
A.叶片将光能转化为化学能
B.电动机将机械能转化为电能
C.太阳能电板将太阳能转化为电能
D.小花将动能转化为化学能
【举一反三1】2023年，可再生能源发电量在全球发电量中的占比达到了前所未有的30%。下列能源中属于可再生能源的是(　　)
A.风能 B.天然气 C.煤炭 D.石油
【举一反三2】目前，汽车常使用的能源有汽油、天然气、电能和氢能等。
(1)其中天然气属于　　　　　（填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)在天然气中添加有臭味的乙硫醇可警示泄露，乙硫醇燃烧的化学方程式为：，其中X的化学式为　　　　　　。
(3)请从化学知识的角度分析电动汽车的优点　　　　（写出一条即可）。
【举一反三3】阅读下列科技短文并回答相关问题。
　　近年来，我国聚焦新能源汽车领域，把发展新能源汽车作为推动制造业转型升级、提质增量的重要抓手。
　　燃油汽车和新能源汽车是当今社会交通工具的两大主流类型。燃油汽车的燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放一氧化碳等有害物质。发展新能源汽车是降低燃料消耗量、改善大气环境的重要举措。2021～2023年，我国不同动力类型汽车销量占比见图甲。
纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪音小等优点成为近年来使用最广的新能源汽车。纯电动汽车利用电池储能后放电，驱动汽车行驶，但因电池安全性、充电时长、续航里程、使用寿命等因素导致其发展受限。我国科研人员通过研究对比了添加1-SP和：2-CNT两种导电剂对纯电动汽车中磷酸亚铁锂电池使用寿命的影响，结果如图乙（容量保持率越高，代表电池使用寿命越长）。
（1）目前国内主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作燃油汽车的替代燃料。乙醇属于　　　　（填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
(2)纯电动汽车的优点有　　　　　　（写出一条即可）。
(3)天然气的主要成分是甲烷，写出其在氧气中充分燃烧的化学反应方程式：　　　　　　。
(4)根据短文，下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
A．使用燃油汽车会造成空气污染
B．2021～2023年，我国燃油汽车和纯电动汽车的销量占比均逐年增加
C．新能源汽车有助于减少空气污染和温室气体排放
D．电池使用寿命随放电倍率先降低后增大；放电倍率相同时添加2-CNT导电剂的电池使用寿命更短
【举一反三4】氢能源是理想的绿色能源之一，有规划地开发和使用，是实现碳中和的重要措施。
Ⅰ．按照生产方式及生产过程中的碳排放情况，可将氢能源分为以下三类(见图1)。
(1)制取“灰氢”过程中排放较多的CO2，会造成的环境问题是　　　　。利用可再生能源电解水可以制得“绿氢”，该反应的化学方程式为　　　　，请列举一种除氢能源之外的可再生能源　　　　。
Ⅱ．图2是利用天然气中的CH4制得H2的流程。
(2)“CH4重整”：800℃、2.0MPa时，CH4和水蒸气在催化剂表面反应，生成CO和H2，该反应的化学方程式为　　　　　。研究发现当其他条件相同时，温度和压强对反应中CH4.转化率的影响如图3所示，可得结论是　　　　　。
(3)“CO变换”：在一定条件下，CO和水蒸气反应生成CO2和H2，则参加反应的CO和水蒸气的质量比为　　　　。
(4)“洗涤分离”：洗涤塔内，混合气体从　　　　(填“底部”或“塔顶”)通入。
(5)“变压吸附”：吸附分离后的其他气体中仍有一定量的CO2，可用右灰乳[主要成分是Ca(OH)2]吸收进行“碳捕集”，该原理用化学方程式表示为　　　　　。
(6)以天然气为原料制得的H2属于“蓝氢”。请结合图1、图2流程，分析作出此判断的依据　　　　　。
【题型2】应用广泛的化学电池
【典型例题】空气燃料电池具有高效、安全、成本低等许多优点，电池内发生的总反应化学表达式为：Zn+O2→ZnO，下列关于该种电池的说法不正确的是(　　)
A.发生的反应属于化合反应
B.电池是把电能转化为化学能的装置
C.反应所需的氧气来源于空气
D.电池废旧后不可随意丢弃
【举一反三1】某锂离子电池，其正极材料为磷酸亚铁锂 (LiFePO4)，负极材料为石墨，该电池反应原理为，LiFePO4FePO4+Li 下列说法不正确的是(　　)
A.负极材料石墨是由碳原子直接构成的
B.磷酸铁 (FePO4)中，P的化合价为+5
C.锂离子电池放电时，电能转化为化学能
D.石墨作负极材料，与其导电性有关
【举一反三2】锌片、铜片和稀硫酸可构成化学电池，如图所示。实验中观察到铜片表面有气泡产生，电流表的指针发生偏转，烧杯中溶液始终无色。下列关于实验的分析正确的是(　　)
A.实验前用砂纸打磨锌片和铜片，目的是除去其表面的氧化膜
B.该装置将电能直接转化为化学能
C.该实验过程中，铜和稀硫酸反应生成H2
D.随着反应的发生，烧杯中溶液的pH会逐渐减小
【举一反三3】锌片、铜片和稀硫酸可构成化学电池，如图所示。实验中观察到铜片表面有气泡产生，电流表的指针发生偏转，烧杯中溶液始终无色。下列关于实验的分析正确的是(　　)
A.实验前用砂纸打磨锌片和铜片，目的是除去其表面的氧化膜
B.该装置将电能直接转化为化学能
C.该实验过程中，铜和稀硫酸反应生成H2
D.随着反应的发生，烧杯中溶液的pH会逐渐减小
【举一反三4】某锂离子电池，其正极材料为磷酸亚铁锂 (LiFePO4)，负极材料为石墨，该电池反应原理为，LiFePO4FePO4+Li 下列说法不正确的是(　　)
A.负极材料石墨是由碳原子直接构成的
B.磷酸铁 (FePO4)中，P的化合价为+5
C.锂离子电池放电时，电能转化为化学能
D.石墨作负极材料，与其导电性有关
【举一反三5】阅读短文，回答下列问题：
化学电池是将化学能转化为电能的一种装置。生活中常见的锌锰干电池是一种一次性电池，锌锰干电池对环境污染很严重，一节5号废电池可以污染数十立方米的水，使一平方米土地荒废。
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源。氢氧燃料电池就是其中一种，它和其他普通化学电池不大一样，需要连续向其供给反应物质。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，氢气和氧气在电极上催化剂的作用下生成水。如果持续通氢气和氧气，可以持续产生电流。氢氧燃料电池的主要特点是能量转换率较高(超过80%，普通燃烧能量转换率为30%多)，废弃物排放少，噪音低。
(1)氢氧燃料电池、锌锰干电池都是将_____________转化为电能的一种装置。
(2)锌锰干电池中的碳棒可以作电池的电极，利用了石墨的____________性。
(3)在锌锰干电池的反应材料中，属于氧化物的是____________(填化学式)。
(4)氢氧燃料电池是在催化剂作用下直接化合释放出电能的，其反应的化学方程式为 　__________________________　。
(5)许多国家对废电池进行回收，其主要原因是_____________________________。
【举一反三6】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)高温下C与水蒸气能产生H2。反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，向其中加入一定量的干燥剂可提高H2在混合气体中的百分含量，原因是______________________________________。
(2)利用太阳能电厂富余电力电解水制氢，电极上微观粒子的变化情况如图所示。B电极表面生成H2的过程可描述为___________________________________________。
Ⅱ.储存氢气
(3)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，研究表明碳纳米管吸附储氢的能力是活性炭的10倍。碳纳米管吸附储氢属于___________变化。
(4)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12：1，则n＝______________。
【举一反三7】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)高温下C与水蒸气能产生H2。反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，向其中加入一定量的干燥剂可提高H2在混合气体中的百分含量，原因是______________________________________。
(2)利用太阳能电厂富余电力电解水制氢，电极上微观粒子的变化情况如图所示。B电极表面生成H2的过程可描述为___________________________________________。
Ⅱ.储存氢气
(3)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，研究表明碳纳米管吸附储氢的能力是活性炭的10倍。碳纳米管吸附储氢属于___________变化。
(4)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12：1，则n＝______________。
【举一反三8】阅读短文，回答下列问题：
化学电池是将化学能转化为电能的一种装置。生活中常见的锌锰干电池是一种一次性电池，锌锰干电池对环境污染很严重，一节5号废电池可以污染数十立方米的水，使一平方米土地荒废。
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源。氢氧燃料电池就是其中一种，它和其他普通化学电池不大一样，需要连续向其供给反应物质。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，氢气和氧气在电极上催化剂的作用下生成水。如果持续通氢气和氧气，可以持续产生电流。氢氧燃料电池的主要特点是能量转换率较高(超过80%，普通燃烧能量转换率为30%多)，废弃物排放少，噪音低。
(1)氢氧燃料电池、锌锰干电池都是将_____________转化为电能的一种装置。
(2)锌锰干电池中的碳棒可以作电池的电极，利用了石墨的____________性。
(3)在锌锰干电池的反应材料中，属于氧化物的是____________(填化学式)。
(4)氢氧燃料电池是在催化剂作用下直接化合释放出电能的，其反应的化学方程式为 　__________________________　。
(5)许多国家对废电池进行回收，其主要原因是_____________________________。
【题型3】化学与能源利用
【典型例题】辽宁省加速布局清洁能源，助力绿色低碳发展。下列不属于清洁能源应用的是（　　）
A.风力发电
B.氢燃料电池
C.火力发电
D.太阳能电池
【举一反三1】下列有关燃料及其利用的正确的是（　　）
A.天然气是可再生的化石燃料
B.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
C.开发和利用新能源可以部分解决化石能源面临耗尽的问题
D.用水扑灭由于电线老化短路而引起的火灾
【举一反三2】2024年4月28日，我国自主研制的大推力液氧煤油发动机，首次在陕西成功完成点火试验。
(1)煤油常温下呈液态，这是煤油的 　 　(填“物理”或“化学”)性质。
(2)液氧的化学式为 　 　。
(3)液氧与煤油中，具有可燃性的是 　 　。
【举一反三3】阅读科普短文，回答下列问题。
新能源汽车已经走进了我们的生活。与传统汽车使用化石燃料不同，新能源汽车的能量来源更加多元化。电动汽车：电池能为电动汽车提供动力，几类电池的部分性能指标如图所示。其中能量密度表示单位体积的电池所具有的能量；乙醇汽车：乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇可以通过发酵甘蔗、玉米等农作物、植物秸秆大量提取；此外，还有氢内燃车、太阳能汽车等。我国新能源汽车发展迅速，未来可期。
（1）乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇的化学式为 　 　。
（2）由图可知，锂电池优于铝空电池的性能指标是 　 　　　　　 　。
（3）下列说法错误的是 　 　（填序号）。
A.依据如图可知，提供相同能量时，铝空电池的体积最小
B.农业大国盛产薯类和玉米，有利于推广乙醇汽车
C.报废的电动汽车电池，要及时用土进行掩埋处理
（4）太阳能电池需要大量的单质硅，单质硅是由石英固体（SiO2）与碳在高温条件下反应制得的，同时生成一种可燃性气体，该反应的化学方程式为 　 　　　　 。
【题型4】制备氢气实验的探究
【典型例题】实验设计的严谨性会直接影响实验结论的准确性。下列设计能达到实验目的的是（　　）
A.证明质量守恒定律
B.探究石墨的导电性
C.验证燃烧需氧气
D.实验室制备氢气
【举一反三1】化学在氢能源的开发和利用中发挥着重要的作用。催化重整法制氢反应过程如下：
反应1：CH3OHCO↑+2H2↑。
反应2：CO+H2OCO2+H2。
下列说法不正确的是(　　)
A.反应1中生成的CO和H2的质量比为7：1
B.上述反应中，碳、氢元素的化合价发生改变
C.通过上述两步重整制氢，32g甲醇(CH3OH)理论上最终可制得4g氢气
D.氢能的最大优点是环保，低污染
【举一反三2】实验设计的严谨性会直接影响实验结论的准确性。下列设计能达到实验目的的是（　　）
A.证明质量守恒定律
B.探究石墨的导电性
C.验证燃烧需氧气
D.实验室制备氢气
【举一反三3】下图是实验室制取并收集氢气的主要操作，其中不正确的是（　　）
A.检查气密性
B.加入锌粒
C.制取氢气
D.收集氢气
【举一反三4】下图所示为实验室常用的实验装置，回答下列问题：
(1)写出带标号仪器的名称：①　　　　。
(2)常温下，用锌和稀硫酸反应制取氢气，应选用的发生和收集装置是　　　　(填字母)；该反应的化学方程式为　　　　　。
(3)实验室制取CO2也可以用碳酸氢钠(NaHCO3)固体加热分解(产物为碳酸钠、二氧化碳和水)来制取，该反应的化学方程式为　　　　　　。
【举一反三5】如图是实验室制取气体的部分装置，请根据实验装置(部分固定装置已省略)回答问题：
(1)写出标号仪器的名称a：　　　　；b　　　　。
(2)实验室用锌和稀硫酸制备氢气，可以选用的发生装置为　　　　或　　　　(填字母)，反应的化学方程式为　　　　　　。
(3)二氧化碳的性质探究：用如图所示装置进行实验。
①a处干燥的石蕊试纸无明显现象；b处紫色石蕊溶液变红，原因是　　　　 。
②写出c处发生反应的化学方程式　　　　　 。
③烧杯里铁皮架的上下层各放置了一根燃着的蜡烛，实验过程中可观察到的现象是蜡烛自下而上熄灭，由此推断二氧化碳具有的性质有　　　　(写一条)。
【题型5】最洁净的燃料
【典型例题】为实现碳达峰、碳中和目标，我国发布《“十四五”可再生能源发展规划》。下列属于理想的清洁能源的是(　　)
A.煤炭 B.氢气 C.天然气 D.石油
【举一反三1】以“氢”相会，零碳未来。2024年第二届世界氢能产业博览会将在广州举行，以氢气替代化石燃料能有效解决的环境问题是(　　)
A.赤潮水华 B.温室效应 C.白色污染 D.臭氧空洞
【举一反三2】汽车燃料的发展与能源发展密不可分，目前正在由石油阶段向燃料电池阶段转化。如图为氢能源汽车的工作原理图，下列说法不正确的是(　　)
A.氢气是理想的清洁、高能燃料
B.要使燃料充分燃烧需要提供充足的氧气
C.当氢气和氧气恰好完全反应时，消耗氢气和氧气的质量比为1：2
D.燃料电池中的能量转化是由化学能转化为电能
【举一反三3】汽车燃料的发展与能源发展密不可分，目前正在由石油阶段向燃料电池阶段转化。如图为氢能源汽车的工作原理图，下列说法不正确的是(　　)
A.氢气是理想的清洁、高能燃料
B.要使燃料充分燃烧需要提供充足的氧气
C.当氢气和氧气恰好完全反应时，消耗氢气和氧气的质量比为1：2
D.燃料电池中的能量转化是由化学能转化为电能
【举一反三4】为实现碳达峰、碳中和目标，我国发布《“十四五”可再生能源发展规划》。下列属于理想的清洁能源的是(　　)
A.煤炭 B.氢气 C.天然气 D.石油
【题型6】理想的燃料
【典型例题】氢气可以用做火箭燃料是因为(　　)
A.氢气难溶于水
B.氢气没有颜色
C.氢气燃烧释放热量多
D.氢气没有气味
【举一反三1】科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图所示)，下列有关说法不正确的是(　　)
A.光照条件下分解水，急需解决的问题是寻找合适的光催化剂
B.氢气作燃料的优点是无毒，燃烧热值高，产物无污染
C.该反应可以节约化石燃料
D.燃料电池可以将电能转化为化学能
【举一反三2】氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有(　　)
①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟
③氢气储存、运输等安全问题尚未解决
④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【举一反三3】氢气可以用做火箭燃料是因为(　　)
A.氢气难溶于水
B.氢气没有颜色
C.氢气燃烧释放热量多
D.氢气没有气味
【举一反三4】氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有(　　)
①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟
③氢气储存、运输等安全问题尚未解决
④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【题型7】清洁能源的开发利用
【典型例题】在多样化的能源中，下列属于可再生能源的是（　　）
A.煤 B.石油 C.天然气 D.太阳能
【举一反三1】关于某可再生能源的描述如下：该能源储量巨大，但阴雨天等因素会影响其使用，如图为该能源在生活中的应用。该能源是（　　）
A.煤 B.核能 C.太阳能 D.潮汐能
【举一反三2】开发和利用新能源是解决能源和环境问题的重要途径。下列属于新能源的是（　　）
A.石油 B.太阳能 C.煤﹒ D.天然气
【举一反三3】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)相同温度下，相同大小的Fe片、Zn片，投入到等体积等浓度的稀盐酸中制取H2，反应更剧烈的是 　 　(填“Fe”或“Zn”)。
(2)高温下C与水蒸气反应生成CO和H2，CO和水蒸气继续反应得到CO2和H2。
①CO和水蒸气反应的化学方程式为 　 　。
②反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，向其中加入一定量的CaO可提高H2在混合气体中的百分含量，原因是 。
(3)利用太阳能电厂富余电力电解水制氢，电极上微观粒子的变化情况如图1所示。太阳能属于 　 (填“可再生能源”或“不可再生能源”)。B电极表面生成H2的过程可描述为 　 　。
Ⅱ.储存氢气
(4)碳纳米管(图2)与活性炭均具有疏松多孔的结构，研究表明碳纳米管吸附储氢的能力是活性炭的10倍。碳纳米管吸附储氢属于 　 　变化。
(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350 ℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12:1，则n＝　 　。
【举一反三4】阅读科普短文。
液态阳光，是指利用太阳能和风能等可再生能源，将二氧化碳和水转化为以甲醇（CH3OH）为代表的液态燃料和有机化学品。它可以取代传统化石能源，实现二氧化碳的循环利用。液态阳光概念示意图如图。
2020年，我国“千吨级液态阳光甲醇合成示范项目”投产运行。该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢制甲醇三个基本单元构成。标志着我国利用可再生能源制备液体燃料迈出了工业化的第一步。
甲醇作为液态阳光首要目标产物，能生产乙酸、烯烃等化学品，能用作内燃机燃料，也能用于燃料电池产生电能，还能通过重整反应释放出氢气。
（1）“液态阳光生产”利用的可再生能源是 　 　　　　　 　（写一种）。
（2）“液态阳光甲醇合成示范项目”使用的初始原料是 　 　　　　 　和CO2。
（3）可用NaOH溶液实现“碳捕获”，其反应的化学方程式为 　 　　　　　　 　。
（4）相比氢气，液体燃料甲醇的优点有 　 　　　　　　　　 　（写一条）。
【举一反三5】创新绿色—科技助力杭州亚运会。“使用零碳甲醇燃料”作为亚运会主火炬燃料，将绿色低碳理念融入场馆设计和运营。
（1）如图，太阳能发电是将太阳能转化为 　 　能。从碳排放的角度看，由化石能源（煤、石油、天然气）制得的氢气被称为“灰氢”，而图中制得的氢气被称为“绿氢”，原因是 　 　　　　　　　 　。
（2）图中捕捉的CO2来源于 　 　　　 　（写1条）。
（3）下列说法正确的是 　 （填字母）。
A.大气中CO2过多会导致温室效应加剧，使全球气候变暖，故大气中CO2越少越好。
B.推广使用太阳能、风能等新能源代替化石燃料，可以减少CO2的排放
鲁教版（2024）九年级下册 第十一单元　化学与社会发展第二节　化学与能源开发 题型专练（参考答案）
【题型1】常见能源及其分类
【典型例题】如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花，花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动．下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是(　　)
A.叶片将光能转化为化学能
B.电动机将机械能转化为电能
C.太阳能电板将太阳能转化为电能
D.小花将动能转化为化学能
【答案】C
【举一反三1】2023年，可再生能源发电量在全球发电量中的占比达到了前所未有的30%。下列能源中属于可再生能源的是(　　)
A.风能 B.天然气 C.煤炭 D.石油
【答案】A
【解析】不可能在短期内从自然界得到补充的，属于不可再生能源，如煤、石油、天然气；可以在自然界里源源不断的得到补充的，属于可再生能源，如风能、太阳能、水能、地热能等，故选A。
【举一反三2】目前，汽车常使用的能源有汽油、天然气、电能和氢能等。
(1)其中天然气属于　　　　　（填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)在天然气中添加有臭味的乙硫醇可警示泄露，乙硫醇燃烧的化学方程式为：，其中X的化学式为　　　　　　。
(3)请从化学知识的角度分析电动汽车的优点　　　　（写出一条即可）。
【答案】(1)不可再生
(2)SO2
(3)减少尾气污染（合理即可）
【解析】（1）天然气主要成分是甲烷，它是古代生物经过漫长地质作用形成的化石能源，在短时间内无法再生，所以天然气属于不可再生能源；
（2）根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，反应前C、H、S、O的原子个数分别为4、12、2、18，反应后C、H、S、O的原子个数分别为4、12、0、14，则2X中含有2个硫原子和4个氧原子，X的化学式为SO2。
【举一反三3】阅读下列科技短文并回答相关问题。
　　近年来，我国聚焦新能源汽车领域，把发展新能源汽车作为推动制造业转型升级、提质增量的重要抓手。
　　燃油汽车和新能源汽车是当今社会交通工具的两大主流类型。燃油汽车的燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放一氧化碳等有害物质。发展新能源汽车是降低燃料消耗量、改善大气环境的重要举措。2021～2023年，我国不同动力类型汽车销量占比见图甲。
纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪音小等优点成为近年来使用最广的新能源汽车。纯电动汽车利用电池储能后放电，驱动汽车行驶，但因电池安全性、充电时长、续航里程、使用寿命等因素导致其发展受限。我国科研人员通过研究对比了添加1-SP和：2-CNT两种导电剂对纯电动汽车中磷酸亚铁锂电池使用寿命的影响，结果如图乙（容量保持率越高，代表电池使用寿命越长）。
（1）目前国内主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作燃油汽车的替代燃料。乙醇属于　　　　（填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
(2)纯电动汽车的优点有　　　　　　（写出一条即可）。
(3)天然气的主要成分是甲烷，写出其在氧气中充分燃烧的化学反应方程式：　　　　　　。
(4)根据短文，下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
A．使用燃油汽车会造成空气污染
B．2021～2023年，我国燃油汽车和纯电动汽车的销量占比均逐年增加
C．新能源汽车有助于减少空气污染和温室气体排放
D．电池使用寿命随放电倍率先降低后增大；放电倍率相同时添加2-CNT导电剂的电池使用寿命更短
【答案】(1)可再生能源
(2)能源利用率高、结构简单、噪音小
(3)
(4)BD
【解析】（4）由题干信息可知，燃油汽车的燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放一氧化碳等有害物质，会造成空气污染，A说法正确；由图甲可知，2021-2023年，我国燃油汽车的销量占比逐渐减小，纯电动汽车的销量占比逐年增加，B说法错误；新能源汽车可以减少化石燃料的使用，有助于减少空气污染和温室气体排放，C说法正确；
由题干信息可知，容量保持率越高，代表电池使用寿命越长，则由图乙可知，电池使用寿命随放电倍率的增大先降低后增大；放电倍率相同时添加2-CNT导电剂的电池使用寿命更长，D说法错误。
【举一反三4】氢能源是理想的绿色能源之一，有规划地开发和使用，是实现碳中和的重要措施。
Ⅰ．按照生产方式及生产过程中的碳排放情况，可将氢能源分为以下三类(见图1)。
(1)制取“灰氢”过程中排放较多的CO2，会造成的环境问题是　　　　。利用可再生能源电解水可以制得“绿氢”，该反应的化学方程式为　　　　，请列举一种除氢能源之外的可再生能源　　　　。
Ⅱ．图2是利用天然气中的CH4制得H2的流程。
(2)“CH4重整”：800℃、2.0MPa时，CH4和水蒸气在催化剂表面反应，生成CO和H2，该反应的化学方程式为　　　　　。研究发现当其他条件相同时，温度和压强对反应中CH4.转化率的影响如图3所示，可得结论是　　　　　。
(3)“CO变换”：在一定条件下，CO和水蒸气反应生成CO2和H2，则参加反应的CO和水蒸气的质量比为　　　　。
(4)“洗涤分离”：洗涤塔内，混合气体从　　　　(填“底部”或“塔顶”)通入。
(5)“变压吸附”：吸附分离后的其他气体中仍有一定量的CO2，可用右灰乳[主要成分是Ca(OH)2]吸收进行“碳捕集”，该原理用化学方程式表示为　　　　　。
(6)以天然气为原料制得的H2属于“蓝氢”。请结合图1、图2流程，分析作出此判断的依据　　　　　。
【答案】(1)温室效应加剧　　太阳能（合理即可）
(2)　其他条件相同时，温度越高，反应中CH4的转化率越大
(3)14:9
(4)底部
(5)
(6)以天然气为原料并采用图2流程制氢，在制氢过程中结合了碳捕捉和封存技术，从而大幅度减少了碳排放
【解析】（1）二氧化碳是温室效应的主要物质，制取“灰氢”过程中排放较多的CO2，会造成温室效应加剧；电解水生成氢气和氧气，方程式为：；除氢能源之外的可再生能源还有太阳能、风能等（合理即可）；
（2）800℃、2.0MPa时，CH4和水蒸气在催化剂表面反应，生成CO和H2，该反应的化学方程式为：；根据图示可知，当其他条件相同时，温度越高，反应中CH4的转化率越大：或其他条件相同时，压强越大，反应中CH4的转化率越小；
（3）在一定条件下，CO和水蒸气反应生成CO2和H2，发生反应的化学方程式为：，参加反应的CO和水蒸气的质量比为28:18=14:9；
（4）洗涤塔内，混合气体从底部通入，而水从塔顶进行喷淋，这样操作能增大气体与液体的接触面积，使反应更加充分；
（6）根据图1的分类，“ 蓝氢”是指在生产过程中通过技术手段大幅减少碳排放的氢能源，在制氢过程中结合了碳捕捉和封存技术，从而大幅度减少了碳排放，所以以天然气为原料制得的H2属于“蓝氢”。
【题型2】应用广泛的化学电池
【典型例题】空气燃料电池具有高效、安全、成本低等许多优点，电池内发生的总反应化学表达式为：Zn+O2→ZnO，下列关于该种电池的说法不正确的是(　　)
A.发生的反应属于化合反应
B.电池是把电能转化为化学能的装置
C.反应所需的氧气来源于空气
D.电池废旧后不可随意丢弃
【答案】B
【解析】电池内发生的是化学变化而生成电能，是化学能转化为电能，故选B。
【举一反三1】某锂离子电池，其正极材料为磷酸亚铁锂 (LiFePO4)，负极材料为石墨，该电池反应原理为，LiFePO4FePO4+Li 下列说法不正确的是(　　)
A.负极材料石墨是由碳原子直接构成的
B.磷酸铁 (FePO4)中，P的化合价为+5
C.锂离子电池放电时，电能转化为化学能
D.石墨作负极材料，与其导电性有关
【答案】C
【解析】锂离子电池在放电时，是通过化学反应将存储的化学能转化为电能释放出来供外部设备使用，而在充电时，则是将电能转化为化学能存储在电池中，故选C。
【举一反三2】锌片、铜片和稀硫酸可构成化学电池，如图所示。实验中观察到铜片表面有气泡产生，电流表的指针发生偏转，烧杯中溶液始终无色。下列关于实验的分析正确的是(　　)
A.实验前用砂纸打磨锌片和铜片，目的是除去其表面的氧化膜
B.该装置将电能直接转化为化学能
C.该实验过程中，铜和稀硫酸反应生成H2
D.随着反应的发生，烧杯中溶液的pH会逐渐减小
【答案】A
【解析】金属片表面可能有一层氧化物，会影响金属与酸的反应，实验前用砂纸打磨锌片和铜片目的是除去其表面的氧化膜，A正确；化学电池是将化学能直接转变为电能的装置，B错误；在金属活动性顺序中，铜排在氢后面，因此铜和稀硫酸不能发生反应生成H2，C错误；随着反应的发生，硫酸浓度降低，溶液的酸性减弱，因此烧杯中溶液的pH会逐渐增大，D错误。
【举一反三3】锌片、铜片和稀硫酸可构成化学电池，如图所示。实验中观察到铜片表面有气泡产生，电流表的指针发生偏转，烧杯中溶液始终无色。下列关于实验的分析正确的是(　　)
A.实验前用砂纸打磨锌片和铜片，目的是除去其表面的氧化膜
B.该装置将电能直接转化为化学能
C.该实验过程中，铜和稀硫酸反应生成H2
D.随着反应的发生，烧杯中溶液的pH会逐渐减小
【答案】A
【解析】金属片表面可能有一层氧化物，会影响金属与酸的反应，实验前用砂纸打磨锌片和铜片目的是除去其表面的氧化膜，A正确；化学电池是将化学能直接转变为电能的装置，B错误；在金属活动性顺序中，铜排在氢后面，因此铜和稀硫酸不能发生反应生成H2，C错误；随着反应的发生，硫酸浓度降低，溶液的酸性减弱，因此烧杯中溶液的pH会逐渐增大，D错误。
【举一反三4】某锂离子电池，其正极材料为磷酸亚铁锂 (LiFePO4)，负极材料为石墨，该电池反应原理为，LiFePO4FePO4+Li 下列说法不正确的是(　　)
A.负极材料石墨是由碳原子直接构成的
B.磷酸铁 (FePO4)中，P的化合价为+5
C.锂离子电池放电时，电能转化为化学能
D.石墨作负极材料，与其导电性有关
【答案】C
【解析】锂离子电池在放电时，是通过化学反应将存储的化学能转化为电能释放出来供外部设备使用，而在充电时，则是将电能转化为化学能存储在电池中，故选C。
【举一反三5】阅读短文，回答下列问题：
化学电池是将化学能转化为电能的一种装置。生活中常见的锌锰干电池是一种一次性电池，锌锰干电池对环境污染很严重，一节5号废电池可以污染数十立方米的水，使一平方米土地荒废。
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源。氢氧燃料电池就是其中一种，它和其他普通化学电池不大一样，需要连续向其供给反应物质。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，氢气和氧气在电极上催化剂的作用下生成水。如果持续通氢气和氧气，可以持续产生电流。氢氧燃料电池的主要特点是能量转换率较高(超过80%，普通燃烧能量转换率为30%多)，废弃物排放少，噪音低。
(1)氢氧燃料电池、锌锰干电池都是将_____________转化为电能的一种装置。
(2)锌锰干电池中的碳棒可以作电池的电极，利用了石墨的____________性。
(3)在锌锰干电池的反应材料中，属于氧化物的是____________(填化学式)。
(4)氢氧燃料电池是在催化剂作用下直接化合释放出电能的，其反应的化学方程式为 　__________________________　。
(5)许多国家对废电池进行回收，其主要原因是_____________________________。
【答案】(1)化学；
(2)导电；
(3)MnO2；
(4)；
(5)废电池对环境会造成污染。
【解析】(1)由题文可知，氢氧燃料电池、锌锰干电池都是通过化学反应将化学能转化为电能的装置。
(2)锌锰干电池中的碳棒可以作电池的电极，碳棒含石墨，即利用了石墨的导电性。
(3)氧化物是指由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。其中二氧化锰属于氧化物，其化学式为MnO2。
(4)氢氧燃料电池是在催化剂作用下直接化合释放出电能的，即氢气和氧气在催化剂作用下反应生成水，其反应的化学方程式为：。
(5)因为废电池含有重金属，对环境会造成污染，所以许多国家对废电池进行回收。
【举一反三6】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)高温下C与水蒸气能产生H2。反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，向其中加入一定量的干燥剂可提高H2在混合气体中的百分含量，原因是______________________________________。
(2)利用太阳能电厂富余电力电解水制氢，电极上微观粒子的变化情况如图所示。B电极表面生成H2的过程可描述为___________________________________________。
Ⅱ.储存氢气
(3)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，研究表明碳纳米管吸附储氢的能力是活性炭的10倍。碳纳米管吸附储氢属于___________变化。
(4)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12：1，则n＝______________。
【答案】(1)干燥剂吸收掉水蒸气，从而使混合气体中氢气的百分含量提高；
(2)氢离子在B电极上得到电子生成氢气分子；
(3)物理；
(4)2。
【解析】(1)反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，当向其中加入一定量的氧化钙(CaO)时，氧化钙会与水蒸气反应生成氢氧化钙[Ca(OH)2]，这个反应会消耗掉水蒸气，从而使混合气体中氢气的百分含量提高。
(2)太阳能是一种可再生能源，因为它来源于太阳，而太阳的能量是无穷无尽的，在电解水的过程中，B电极是负极，负极上氢离子(H+)得到电子生成氢气(H2)，这个过程可以描述为：水分子在电流的作用下被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子在B电极上得到电子生成氢气分子；
(3)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，这使得它们都具有很强的吸附能力，当它们用于吸附储氢时，只是将氢气分子吸附在表面或孔隙中，并没有改变氢气的化学性质，因此这个过程属于物理变化；
(4)在MgHn中，镁(Mg)与氢(H)的质量比为12：1，设MgHn中氢原子的个数为n，则镁与氢的质量比可以表示为24：n；(因为镁的相对原子质量为24)，根据题目给出的质量比12：1，24：n＝12：1，n＝2。
【举一反三7】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)高温下C与水蒸气能产生H2。反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，向其中加入一定量的干燥剂可提高H2在混合气体中的百分含量，原因是______________________________________。
(2)利用太阳能电厂富余电力电解水制氢，电极上微观粒子的变化情况如图所示。B电极表面生成H2的过程可描述为___________________________________________。
Ⅱ.储存氢气
(3)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，研究表明碳纳米管吸附储氢的能力是活性炭的10倍。碳纳米管吸附储氢属于___________变化。
(4)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12：1，则n＝______________。
【答案】(1)干燥剂吸收掉水蒸气，从而使混合气体中氢气的百分含量提高；
(2)氢离子在B电极上得到电子生成氢气分子；
(3)物理；
(4)2。
【解析】(1)反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，当向其中加入一定量的氧化钙(CaO)时，氧化钙会与水蒸气反应生成氢氧化钙[Ca(OH)2]，这个反应会消耗掉水蒸气，从而使混合气体中氢气的百分含量提高。
(2)太阳能是一种可再生能源，因为它来源于太阳，而太阳的能量是无穷无尽的，在电解水的过程中，B电极是负极，负极上氢离子(H+)得到电子生成氢气(H2)，这个过程可以描述为：水分子在电流的作用下被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子在B电极上得到电子生成氢气分子；
(3)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，这使得它们都具有很强的吸附能力，当它们用于吸附储氢时，只是将氢气分子吸附在表面或孔隙中，并没有改变氢气的化学性质，因此这个过程属于物理变化；
(4)在MgHn中，镁(Mg)与氢(H)的质量比为12：1，设MgHn中氢原子的个数为n，则镁与氢的质量比可以表示为24：n；(因为镁的相对原子质量为24)，根据题目给出的质量比12：1，24：n＝12：1，n＝2。
【举一反三8】阅读短文，回答下列问题：
化学电池是将化学能转化为电能的一种装置。生活中常见的锌锰干电池是一种一次性电池，锌锰干电池对环境污染很严重，一节5号废电池可以污染数十立方米的水，使一平方米土地荒废。
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源。氢氧燃料电池就是其中一种，它和其他普通化学电池不大一样，需要连续向其供给反应物质。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，氢气和氧气在电极上催化剂的作用下生成水。如果持续通氢气和氧气，可以持续产生电流。氢氧燃料电池的主要特点是能量转换率较高(超过80%，普通燃烧能量转换率为30%多)，废弃物排放少，噪音低。
(1)氢氧燃料电池、锌锰干电池都是将_____________转化为电能的一种装置。
(2)锌锰干电池中的碳棒可以作电池的电极，利用了石墨的____________性。
(3)在锌锰干电池的反应材料中，属于氧化物的是____________(填化学式)。
(4)氢氧燃料电池是在催化剂作用下直接化合释放出电能的，其反应的化学方程式为 　__________________________　。
(5)许多国家对废电池进行回收，其主要原因是_____________________________。
【答案】(1)化学；
(2)导电；
(3)MnO2；
(4)；
(5)废电池对环境会造成污染。
【解析】(1)由题文可知，氢氧燃料电池、锌锰干电池都是通过化学反应将化学能转化为电能的装置。
(2)锌锰干电池中的碳棒可以作电池的电极，碳棒含石墨，即利用了石墨的导电性。
(3)氧化物是指由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。其中二氧化锰属于氧化物，其化学式为MnO2。
(4)氢氧燃料电池是在催化剂作用下直接化合释放出电能的，即氢气和氧气在催化剂作用下反应生成水，其反应的化学方程式为：。
(5)因为废电池含有重金属，对环境会造成污染，所以许多国家对废电池进行回收。
【题型3】化学与能源利用
【典型例题】辽宁省加速布局清洁能源，助力绿色低碳发展。下列不属于清洁能源应用的是（　　）
A.风力发电
B.氢燃料电池
C.火力发电
D.太阳能电池
【答案】C
【解析】风能在使用时，不会对环境造成污染，属于清洁能源，故A错误；氢燃料电池在使用时燃烧产物是水，无污染，属于清洁能源，故B错误；火力发电需要燃烧化石燃料，此过程中会产生二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物，所以不属于清洁能源，故C正确；太阳能在使用时，不会对环境造成污染，属于清洁能源，故D错误。
【举一反三1】下列有关燃料及其利用的正确的是（　　）
A.天然气是可再生的化石燃料
B.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
C.开发和利用新能源可以部分解决化石能源面临耗尽的问题
D.用水扑灭由于电线老化短路而引起的火灾
【答案】C
【解析】天然气是一种化石燃料，是经过亿万年缓慢形成的，属于不可再生能源，A错误；人类利用的能量不都是通过化学反应获得的，还可以通过风能、太阳能等方式获取能量，B错误；开发和利用新能源可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，如开发和利用地热能、太阳能、风能等，C正确；电线老化短路而引起的火灾不能用水扑灭，以免发生触电的危险，D错误。
【举一反三2】2024年4月28日，我国自主研制的大推力液氧煤油发动机，首次在陕西成功完成点火试验。
(1)煤油常温下呈液态，这是煤油的 　 　(填“物理”或“化学”)性质。
(2)液氧的化学式为 　 　。
(3)液氧与煤油中，具有可燃性的是 　 　。
【答案】(1)物理 　(2)O2 　(3)煤油
【解析】(1)煤油常温下呈液态，物质的状态不需要发生化学变化就能表现出来，这是煤油的物理性质。(2)液氧是液态的氧气，其化学式为O2。(3)液氧具有助燃性，煤油具有可燃性。
【举一反三3】阅读科普短文，回答下列问题。
新能源汽车已经走进了我们的生活。与传统汽车使用化石燃料不同，新能源汽车的能量来源更加多元化。电动汽车：电池能为电动汽车提供动力，几类电池的部分性能指标如图所示。其中能量密度表示单位体积的电池所具有的能量；乙醇汽车：乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇可以通过发酵甘蔗、玉米等农作物、植物秸秆大量提取；此外，还有氢内燃车、太阳能汽车等。我国新能源汽车发展迅速，未来可期。
（1）乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇的化学式为 　 　。
（2）由图可知，锂电池优于铝空电池的性能指标是 　 　　　　　 　。
（3）下列说法错误的是 　 　（填序号）。
A.依据如图可知，提供相同能量时，铝空电池的体积最小
B.农业大国盛产薯类和玉米，有利于推广乙醇汽车
C.报废的电动汽车电池，要及时用土进行掩埋处理
（4）太阳能电池需要大量的单质硅，单质硅是由石英固体（SiO2）与碳在高温条件下反应制得的，同时生成一种可燃性气体，该反应的化学方程式为 　 　　　　 。
【答案】（1）C2H5OH；（2）循环寿命；（3）C；（4）SiO2+2C2CO↑+Si。
【解析】（1）乙醇的化学式为C2H5OH；
（2）依据图示可知，锂电池优于镍氢电池的性能指标是循环寿命；
（3）依据图示可知，铝空电池能量密度最大，提供相同能量，体积应该最小，故A正确；乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇是可再生能源，可以通过发酵甘蔗、玉米等农作物，或发酵粮食收割后剩余的秸秆大量提取，因此农业大国盛产甘蔗和玉米，有利于推广乙醇汽车，故B正确；报废的电动汽车电池要回收利用，不能用土进行掩埋处理，以免造成土壤及地下水污染，故C错误；
（4）二氧化硅和碳在高温条件下反应能生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为：SiO2+2C2CO↑+Si；
【题型4】制备氢气实验的探究
【典型例题】实验设计的严谨性会直接影响实验结论的准确性。下列设计能达到实验目的的是（　　）
A.证明质量守恒定律
B.探究石墨的导电性
C.验证燃烧需氧气
D.实验室制备氢气
【答案】B
【解析】镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气，反应会生成氢气逸散到空气中，导致反应后天平不平衡，无法验证质量守恒定律，该设计不能达到实验目的；该实验将石墨连接在电路中，若灯泡发光，说明石墨能导电，若灯泡不发光，说明石墨不导电，该设计能达到实验目的；铜片上的白磷与红磷都能够与空气充分接触，实验中观察到白磷燃烧，而红磷不燃烧，说明可燃物燃烧需要温度达到可燃物的着火点，该设计不能达到实验目的；实验室常用锌与稀硫酸反应制取氢气，氢气密度小于空气，难溶于水，收集氢气应用向下排空气法或排水法收集，该设计不能达到实验目的。
【举一反三1】化学在氢能源的开发和利用中发挥着重要的作用。催化重整法制氢反应过程如下：
反应1：CH3OHCO↑+2H2↑。
反应2：CO+H2OCO2+H2。
下列说法不正确的是(　　)
A.反应1中生成的CO和H2的质量比为7：1
B.上述反应中，碳、氢元素的化合价发生改变
C.通过上述两步重整制氢，32g甲醇(CH3OH)理论上最终可制得4g氢气
D.氢能的最大优点是环保，低污染
【答案】C
【解析】反应1中生成的CO和H2的质量比为28：4＝7：1，A正确；上述反应中，甲醇中碳元素为﹣2价，氢元素为+1价，一氧化碳中碳元素为+2价，二氧化碳中，碳元素为+4价，氢气中氢元素为0价，因此上述反应中碳、氢元素的化合价发生改变，B正确；第一步反应中，32g甲醇(CH3OH)理论上最终可制得4g氢气和28g一氧化碳。第二步反应中，28g一氧化碳理论上制备氢气2g，因此，通过上述两步重整制氢，可得到氢气6g，C错误；氢气燃烧放出的热量多，产物对环境没有污染，因此氢能的最大优点是环保，低污染，D正确；
【举一反三2】实验设计的严谨性会直接影响实验结论的准确性。下列设计能达到实验目的的是（　　）
A.证明质量守恒定律
B.探究石墨的导电性
C.验证燃烧需氧气
D.实验室制备氢气
【答案】B
【解析】镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气，反应会生成氢气逸散到空气中，导致反应后天平不平衡，无法验证质量守恒定律，该设计不能达到实验目的；该实验将石墨连接在电路中，若灯泡发光，说明石墨能导电，若灯泡不发光，说明石墨不导电，该设计能达到实验目的；铜片上的白磷与红磷都能够与空气充分接触，实验中观察到白磷燃烧，而红磷不燃烧，说明可燃物燃烧需要温度达到可燃物的着火点，该设计不能达到实验目的；实验室常用锌与稀硫酸反应制取氢气，氢气密度小于空气，难溶于水，收集氢气应用向下排空气法或排水法收集，该设计不能达到实验目的。
【举一反三3】下图是实验室制取并收集氢气的主要操作，其中不正确的是（　　）
A.检查气密性
B.加入锌粒
C.制取氢气
D.收集氢气
【答案】D
【解析】氢气的密度比空气的小，应用向下排空气法收集，排空气法收集气体时，导管要伸到试管底部，如多功能瓶收集氢气时，需遵循短进长出原则收集氢气。
【举一反三4】下图所示为实验室常用的实验装置，回答下列问题：
(1)写出带标号仪器的名称：①　　　　。
(2)常温下，用锌和稀硫酸反应制取氢气，应选用的发生和收集装置是　　　　(填字母)；该反应的化学方程式为　　　　　。
(3)实验室制取CO2也可以用碳酸氢钠(NaHCO3)固体加热分解(产物为碳酸钠、二氧化碳和水)来制取，该反应的化学方程式为　　　　　　。
【答案】(1)长颈漏斗
(2)BC（或BE）　
(3)
【解析】（2）常温下，用锌和稀硫酸反应制取氢气，该反应是固体与液体在常温下的反应，发生装置应选固液不加热型，氢气密度比空气小且难溶于水，收集装置可选择向下排空气法或排水法。所以应选用的发生和收集装置是BC或BE；锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（3）根据题意可知，碳酸氢钠（NaHCO3）固体加热分解产物为碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：。
【举一反三5】如图是实验室制取气体的部分装置，请根据实验装置(部分固定装置已省略)回答问题：
(1)写出标号仪器的名称a：　　　　；b　　　　。
(2)实验室用锌和稀硫酸制备氢气，可以选用的发生装置为　　　　或　　　　(填字母)，反应的化学方程式为　　　　　　。
(3)二氧化碳的性质探究：用如图所示装置进行实验。
①a处干燥的石蕊试纸无明显现象；b处紫色石蕊溶液变红，原因是　　　　 。
②写出c处发生反应的化学方程式　　　　　 。
③烧杯里铁皮架的上下层各放置了一根燃着的蜡烛，实验过程中可观察到的现象是蜡烛自下而上熄灭，由此推断二氧化碳具有的性质有　　　　(写一条)。
【答案】(1)长颈漏斗　锥形瓶
(2)A　B　Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
(3)二氧化碳与水发生反应生成碳酸使紫色石蕊溶液变红 　　密度大于空气，不可燃、不助燃(写一个，合理即可)
【解析】（2）实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气为固液常温型反应，可以选用的发生装置为A或B，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑；
（3）①二氧化碳不能使紫色石蕊变色，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红，则a处干燥的石蕊试纸无明显现象，b处紫色石蕊溶液变红，原因是二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变红；
②c处发生的反应是二氧化碳和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；
③烧杯里铁皮架的上下层各放置了一根燃着的蜡烛，实验过程中可观察到的现象是蜡烛自下而上熄灭，说明二氧化碳具有的性质有密度比空气大，不燃烧，也不支持燃烧。
【题型5】最洁净的燃料
【典型例题】为实现碳达峰、碳中和目标，我国发布《“十四五”可再生能源发展规划》。下列属于理想的清洁能源的是(　　)
A.煤炭 B.氢气 C.天然气 D.石油
【答案】B
【解析】氢气燃烧时只生成水，不污染环境，是一种理想的清洁能源，故选B。
【举一反三1】以“氢”相会，零碳未来。2024年第二届世界氢能产业博览会将在广州举行，以氢气替代化石燃料能有效解决的环境问题是(　　)
A.赤潮水华 B.温室效应 C.白色污染 D.臭氧空洞
【答案】B
【解析】化石燃烧会产生大量二氧化碳，二氧化碳是温室气体，氢气燃烧生成水，以氢气替代化石燃料能有效解决的环境问题是温室效应。故选B。
【举一反三2】汽车燃料的发展与能源发展密不可分，目前正在由石油阶段向燃料电池阶段转化。如图为氢能源汽车的工作原理图，下列说法不正确的是(　　)
A.氢气是理想的清洁、高能燃料
B.要使燃料充分燃烧需要提供充足的氧气
C.当氢气和氧气恰好完全反应时，消耗氢气和氧气的质量比为1：2
D.燃料电池中的能量转化是由化学能转化为电能
【答案】C
【解析】燃料电池中氢气与氧气在一定条件下反应生成水，化学方程式是2H2+O22H2O，氢气和氧气恰好完全反应时，消耗氢气和氧气的体积比(不是质量比)为2：1，故选C。
【举一反三3】汽车燃料的发展与能源发展密不可分，目前正在由石油阶段向燃料电池阶段转化。如图为氢能源汽车的工作原理图，下列说法不正确的是(　　)
A.氢气是理想的清洁、高能燃料
B.要使燃料充分燃烧需要提供充足的氧气
C.当氢气和氧气恰好完全反应时，消耗氢气和氧气的质量比为1：2
D.燃料电池中的能量转化是由化学能转化为电能
【答案】C
【解析】燃料电池中氢气与氧气在一定条件下反应生成水，化学方程式是2H2+O22H2O，氢气和氧气恰好完全反应时，消耗氢气和氧气的体积比(不是质量比)为2：1，故选C。
【举一反三4】为实现碳达峰、碳中和目标，我国发布《“十四五”可再生能源发展规划》。下列属于理想的清洁能源的是(　　)
A.煤炭 B.氢气 C.天然气 D.石油
【答案】B
【解析】氢气燃烧时只生成水，不污染环境，是一种理想的清洁能源，故选B。
【题型6】理想的燃料
【典型例题】氢气可以用做火箭燃料是因为(　　)
A.氢气难溶于水
B.氢气没有颜色
C.氢气燃烧释放热量多
D.氢气没有气味
【答案】C
【举一反三1】科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图所示)，下列有关说法不正确的是(　　)
A.光照条件下分解水，急需解决的问题是寻找合适的光催化剂
B.氢气作燃料的优点是无毒，燃烧热值高，产物无污染
C.该反应可以节约化石燃料
D.燃料电池可以将电能转化为化学能
【答案】D
【解析】燃料电池是将化学能转化成电能的装置，故选D。
【举一反三2】氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有(　　)
①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟
③氢气储存、运输等安全问题尚未解决
④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】B
【解析】氢气燃烧过程中热值高，且生成物无任何污染，属于最清洁的燃料，对环境无污染，①错误；目前使用的氢气主要采用电解水的方式生产，生产过程耗能大，廉价制氢是采用太阳能分解水的方式，该技术尚不成熟，②正确；氢气难压缩，且氢气易燃烧，对储存、运输以及安全方面要求较高，目前还未解决，所以制约氢能源的广泛应用，③正确；氢气燃烧热值很高，燃烧产生的能量一般高于同质量的其他燃料，
④错误；故选B。
【举一反三3】氢气可以用做火箭燃料是因为(　　)
A.氢气难溶于水
B.氢气没有颜色
C.氢气燃烧释放热量多
D.氢气没有气味
【答案】C
【举一反三4】氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有(　　)
①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟
③氢气储存、运输等安全问题尚未解决
④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】B
【解析】氢气燃烧过程中热值高，且生成物无任何污染，属于最清洁的燃料，对环境无污染，①错误；目前使用的氢气主要采用电解水的方式生产，生产过程耗能大，廉价制氢是采用太阳能分解水的方式，该技术尚不成熟，②正确；氢气难压缩，且氢气易燃烧，对储存、运输以及安全方面要求较高，目前还未解决，所以制约氢能源的广泛应用，③正确；氢气燃烧热值很高，燃烧产生的能量一般高于同质量的其他燃料，
④错误；故选B。
【题型7】清洁能源的开发利用
【典型例题】在多样化的能源中，下列属于可再生能源的是（　　）
A.煤 B.石油 C.天然气 D.太阳能
【答案】D
【解析】煤属于三大化石燃料之一，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误；石油属于三大化石燃料之一，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B错误；天然气属于三大化石燃料之一，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C错误；太阳能属于可再生能源，故D正确。
【举一反三1】关于某可再生能源的描述如下：该能源储量巨大，但阴雨天等因素会影响其使用，如图为该能源在生活中的应用。该能源是（　　）
A.煤 B.核能 C.太阳能 D.潮汐能
【答案】C
【解析】由题意，某可再生能源储量巨大，但阴雨天等因素会影响其使用，由该能源在生活中的运用图，该图为太阳能路灯，利用的是太阳能，受阴雨天等因素影响较大，故该能源是太阳能。
【举一反三2】开发和利用新能源是解决能源和环境问题的重要途径。下列属于新能源的是（　　）
A.石油 B.太阳能 C.煤﹒ D.天然气
【答案】B
【解析】石油属于化石燃料，不属于新能源，故A错误；太阳能属于新能源，故B正确；煤属于化石燃料，不属于新能源，故C错误；天然气属于化石燃料，不属于新能源，故D错误。
【举一反三3】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)相同温度下，相同大小的Fe片、Zn片，投入到等体积等浓度的稀盐酸中制取H2，反应更剧烈的是 　 　(填“Fe”或“Zn”)。
(2)高温下C与水蒸气反应生成CO和H2，CO和水蒸气继续反应得到CO2和H2。
①CO和水蒸气反应的化学方程式为 　 　。
②反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，向其中加入一定量的CaO可提高H2在混合气体中的百分含量，原因是 。
(3)利用太阳能电厂富余电力电解水制氢，电极上微观粒子的变化情况如图1所示。太阳能属于 　 (填“可再生能源”或“不可再生能源”)。B电极表面生成H2的过程可描述为 　 　。
Ⅱ.储存氢气
(4)碳纳米管(图2)与活性炭均具有疏松多孔的结构，研究表明碳纳米管吸附储氢的能力是活性炭的10倍。碳纳米管吸附储氢属于 　 　变化。
(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350 ℃时，Mg2Cu与H2反应生成MgHn，MgHn中Mg与H的质量比为12:1，则n＝　 　。
【答案】(1)Zn 　(2)①CO+H2OCO2+H2　②氧化钙与水蒸气反应，消耗了水蒸气，使氢气的百分含量提高 　(3)可再生能源　氢离子在B电极上得到电子生成氢气分子 　(4)物理 　(5)2
【解析】(1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，与酸反应的速度就越快，由于锌(Zn)在铁(Fe)的前面，因此相同温度下，相同大小的Fe片、Zn片投入到等体积等浓度的稀盐酸中，Zn与稀盐酸的反应会更剧烈。(2)②反应后的气体中含有H2、CO、CO2及水蒸气，当向其中加入一定量的氧化钙(CaO)时，氧化钙会与水蒸气反应生成氢氧化钙[Ca(OH)2]，这个反应会消耗掉水蒸气，从而使混合气体中氢气的百分含量提高。(3)太阳能是一种可再生能源，因为它来源于太阳，而太阳的能量是无穷无尽的，在电解水的过程中，B电极是负极，负极上氢离子(H+)得到电子生成氢气(H2)，这个过程可以描述为：水分子在电流的作用下被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子在B电极上得到电子生成氢气分子。(4)碳纳米管与活性炭均具有疏松多孔的结构，这使得它们都具有很强的吸附能力，当它们用于吸附储氢时，只是将氢气分子吸附在表面或孔隙中，并没有改变氢气的化学性质，因此这个过程属于物理变化。(5)在MgHn中，镁(Mg)与氢(H)的质量比为12:1，设MgHn中氢原子的个数为n，则镁与氢的质量比可以表示为 (因为镁的相对原子质量为24)，根据题目给出的质量比12:1，我们可以列出等式：，解这个等式得到n＝2。
【举一反三4】阅读科普短文。
液态阳光，是指利用太阳能和风能等可再生能源，将二氧化碳和水转化为以甲醇（CH3OH）为代表的液态燃料和有机化学品。它可以取代传统化石能源，实现二氧化碳的循环利用。液态阳光概念示意图如图。
2020年，我国“千吨级液态阳光甲醇合成示范项目”投产运行。该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢制甲醇三个基本单元构成。标志着我国利用可再生能源制备液体燃料迈出了工业化的第一步。
甲醇作为液态阳光首要目标产物，能生产乙酸、烯烃等化学品，能用作内燃机燃料，也能用于燃料电池产生电能，还能通过重整反应释放出氢气。
（1）“液态阳光生产”利用的可再生能源是 　 　　　　　 　（写一种）。
（2）“液态阳光甲醇合成示范项目”使用的初始原料是 　 　　　　 　和CO2。
（3）可用NaOH溶液实现“碳捕获”，其反应的化学方程式为 　 　　　　　　 　。
（4）相比氢气，液体燃料甲醇的优点有 　 　　　　　　　　 　（写一条）。
【答案】（1）太阳能（或风能，合理即可）；（2）水（或H2O）；
（3）2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；（4）便于储存和运输或安全性高（合理即可）。
【解析】（1）“液态阳光生产”利用的可再生能源是太阳能、风能等；
（2）由图示可知，“液态阳光甲醇合成示范项目”使用的初始原料是水和CO2；
（3）二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，化学方程式为2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
（4）相比氢气，液体燃料甲醇的优点有便于储存和运输或安全性高。
【举一反三5】创新绿色—科技助力杭州亚运会。“使用零碳甲醇燃料”作为亚运会主火炬燃料，将绿色低碳理念融入场馆设计和运营。
（1）如图，太阳能发电是将太阳能转化为 　 　能。从碳排放的角度看，由化石能源（煤、石油、天然气）制得的氢气被称为“灰氢”，而图中制得的氢气被称为“绿氢”，原因是 　 　　　　　　　 　。
（2）图中捕捉的CO2来源于 　 　　　 　（写1条）。
（3）下列说法正确的是 　 （填字母）。
A.大气中CO2过多会导致温室效应加剧，使全球气候变暖，故大气中CO2越少越好。
B.推广使用太阳能、风能等新能源代替化石燃料，可以减少CO2的排放
【答案】（1）电；制取过程中不产生二氧化碳等温室气体；（2）工厂废气（或汽车尾气等，合理即可）；
（3）B。
【解析】（1）太阳能发电是将太阳能转化为电能；从碳排放角度看，图中制得的氢气被称为“绿氢”，原因是其制取过程中不产生二氧化碳等温室气体，是一种清洁的制氢方式，而由化石能源制得的氢气在制取过程中会产生大量二氧化碳，所以被称为“灰氢”；
（2）图中捕捉的CO2来源于工厂废气（或汽车尾气等，合理即可），这些都是常见的二氧化碳排放源；
（3）大气中CO2过多会导致温室效应加剧，使全球气候变暖，但CO2是植物光合作用的原料之一，对植物生长等有重要作用，并不是越少越好，A错误；推广使用太阳能、风能等新能源代替化石燃料，由于这些新能源在使用过程中不产生或极少产生CO2，所以可以减少CO2的排放，B正确；

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