Question

【題目】科學(xué)家認(rèn)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完全燃燒時放出285.8 kJ的熱量，試寫出H2燃燒的熱化學(xué)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_________(填序號)。

A.電解水 B.鋅和稀硫酸反應(yīng) C.光解海水

(3)某學(xué)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(xué)反應(yīng)的情況下制取氫氣，同時釋放能量。

②設(shè)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(xué)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，選擇其中不合理的項，并簡述理由：不合理的是_________，理由是___________。

Answer 1

【答案】H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol C ①③ ①：水分子中不含氫氣分子，不可能在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下得到氫氣，且水分解是吸熱反應(yīng)(或③：催化劑能提高水分解產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率，但不能提高水的轉(zhuǎn)化率)

【解析】

(1)書寫熱化學(xué)方程式時反應(yīng)熱要與反應(yīng)的物質(zhì)相對應(yīng)，且要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；

(2)從開發(fā)較經(jīng)濟且資源可持續(xù)利用的制取氫氣的方法要從能源消耗分析；

(3)①根據(jù)物質(zhì)的分類、含有的元素、能量轉(zhuǎn)化、物理變化與化學(xué)變化概念特點分析；

②用水制取新能源氫氣，需吸收能量，設(shè)法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫使水分解產(chǎn)生氫氣；

③根據(jù)概念及在反應(yīng)中催化劑的作用分析；

④尋找特殊的化學(xué)物質(zhì)，改變水分解的化學(xué)反應(yīng)速率，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取氫氣。

(1)1 mol H2完全燃燒產(chǎn)生1 mol液態(tài)H2O時放出285.8 kJ的熱量，則其燃燒的熱化學(xué)方程式為H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol；

(2)A. 電解水需要大量的電能，不符合廉價的要求，A不符合題意；

B. 鋅與稀硫酸反應(yīng)，需要消耗大量的鋅和硫酸，不符合廉價的要求，B不符合題意；

C. 光解海水，可充分利用光能，廉價而又低碳，符合要求，C符合題意；

故合理選項是C；

(3)①水是純凈物，不是混合物，水是化合物，其中含有H、O兩種元素，而H2是單質(zhì)，因此由水制取氫氣的變化是由化合物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)，發(fā)生的是化學(xué)變化，且水分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故①不可行；

②用水制取新能源氫氣，水在高溫下也可以發(fā)生分解反應(yīng)，設(shè)法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫使水分解產(chǎn)生氫氣，②可行；

③催化劑，能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變，故尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣的速率加快，但催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，因此不能改變水分解的轉(zhuǎn)化率，③不可行；

④尋找特殊的化學(xué)物質(zhì)，改變水分解的化學(xué)反應(yīng)速率，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取氫氣，④可行；

綜上所述可知：不可行的措施是①③。