Question

16．化学与能源开发密切相关，氢能源是理想能源，氢能源开发一直是前沿科学研究的课题之一，科学家研发出一种以铝镓合金（镓：Ga）和水为原料制取氢气的新工业，流程如图1所示：
（1）用铝镓合金与铝片相互刻划，发现铝片上有划痕，说明镓合金的硬度大．
（2）氢气被称为“绿色能源”的主要原因是燃烧的产物是水，无污染
（3）反应①中镓的作用是催化作用，该反应的化学方程式是2Al+3H₃O $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑，属于四种基本反应类型中的置换反应．与电解水制取氢气相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是（答出一点即可）反应在常温下反应，节约能源．
（4）镓的原子结构示意图如图2所示，请写出镓与稀盐酸反应的化学方程式2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑
（5）该工艺流程中产生的氢气与氧气的质量比为1：8
（6）在整个流程中可循环使用的物质有镓和铝

Answer 1

分析 （1）根据合金的硬度大于纯金属的硬度来分析回答；
（2）氢气燃烧只生成水，不污染环境，所以氢能是一种清洁能源；
（3）根据镓在化学反应中所起的作用；化学方程式的书写以及基本反应类型的判断来分析；
根据电解水生成氢气和氧气，然后与镓铝合金制取氢气得出后者制取氢气的优点；
（4）根据镓原子最外层电子数可知，在化学反应中易失去3个电子而显+3价，结合反应实质来分析．
（5）根据水的组成分析回答；
（6）根据物质的变化分析可以循环使用的物质．

解答 解：（1）由于合金的硬度大于纯金属的硬度，所以两块金属片相互刻划后，在铝片上有明显的划痕，说明硬度比合金小；
（2）氢能是一种清洁能源，具有广阔的发展前景；氢气燃烧生成物只有水，不污染环境；
（3）反应①中镓能使该反应在常温下进行，而其质量与化学性质在反应前后没有发生改变，所以反应①中镓充当了催化剂，起到了催化作用；在催化剂的作用下，铝与水反应生成氧化铝和氢气，反应的化学方程式是：2Al+3H₃O $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑；该反应是由一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物，属于置换反应；电解水制取氢气需要消耗电能且反应的速度慢；镓铝合金制取氢气常温下进行不需要消耗能源，反应速度较快；
（4）镓显+3价，镓与稀盐酸反应生成氯化镓和氢气，反应的化学方程式是：2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑；
（5）由于水中氢、氧元素的质量比是1：8．由质量守恒定律可知，该工艺流程中产生的氢气与氧气的质量比为1：8．
（6）由整个流程中物质的变化可知，可以循环使用的物质是：镓和铝．
故答为：（1）镓合金的硬度大；（2）燃烧的产物是水，无污染；（3）催化作用，2Al+3H₃O $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑置换反应，常温下反应，节约能源；（4）2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑；（5）1：8；（6）镓和铝．

点评 本题考查了工艺中的信息给予题，难度不大，注意从题目中获取相关的信息并结合相关的知识分析判断得出结论即可，难度不大，可以考查学生的知识迁移能力．