Question

14．能源可化分为一级能源和二级能源．自然界以现成方式提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源．氢气是一种高效而没有污染的二级能源，而如何快速制取出大量的氢气则成为发展氢能源的主要问题．
Ⅰ．氢气可以由自然界中大量存在的水来制取：2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）该反应要吸收大量的热
回答下列问题：
（1）关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是AC
A．构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究水不分解的情况下，使氢气成为二级能源．
B．设法将太阳光聚集，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．寻找特殊催化剂，用于开发廉价能量，以分解水制取氢气．
（2）氢能源既是绿色能源，又可循环使用．请在如图两个空格中填上循环过程中反应物和生成物的分子式，以完成理想的氢能源循环体系图．
从能量转换的角度看，过程Ⅱ主要是化学能转化为电能．
Ⅱ．现有两种可产生H₂的化合物甲和乙．将6.00g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72LH₂（已折算成标准状况）．甲与水反应也能产生H₂，同时还产生一种白色沉淀物，该白色沉淀可溶于NaOH溶液．化合物乙在催化剂存在下可分解得到H₂和另一种单质气体丙，丙在标准状态下的密度为1.25g/L．据此判断
（1）甲的化学式是AlH₃；乙的电子式是．
（2）甲与水反应的化学方程式是AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃+3H₂↑．该反应中每生成1molH₂，转移电子的数目为N_A．
（3）甲与乙之间可能（填“可能”或“不可能）发生反应产生H₂，判断理由是AlH₃中的H为-1价，NH₃中的H为+1价，有可能发生氧化还原反应生成氢气．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）A、水不分解也就是物质不变化，物质不变化也就不会产生新物质，不产生新物质就没有氢气．
B．通过水分解产生氢气，这是可行的．
C．水分解产生氢气，但需要吸收能量．
D．开发廉价能源，以分解水制氢气，可节约能源；
（2）分析转化关系可知氢能源循环体系图中，燃料电池是氢气和氧气反应燃烧生成水的过程，水在太阳能和催化剂作用下分解有生成氧气和氢气；
Ⅱ．白色沉淀可溶于NaOH溶液，应为Al（OH）₃，说明甲中含有Al和H两种元素，n（H₂）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，则m（H）=0.3mol×2×1g/mol=0.6g，则6.00g甲中含有m（Al）=6.00g-0.6g=5.4g，n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，所以n（Al）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，则甲的化学式为AlH₃，丙在标准状况下的密度为1.25g•L^-1，则丙的相对原子质量为1.25g•L^-1×22.4L=28，应为N₂，则乙为NH₃，结合对应的物质以及题目要求可解答该题．

解答 解：Ⅰ．（1）A．氢气、氧气是两种单质，氢气具有可燃性，可成为新能源，氧气不可以燃烧，只有助燃性．水是由氢元素和氧元素组成．元素不等同于单质．所以，构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，说法错误．水在不分解的情况下，不会产生新物质，不产生新物质，就没有氧气和氢气，水就不会成为新能源．因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源，故A错误；
B．太阳能是一种廉价能源．水在高温下可以分解，设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气和氧气．氢气具有可燃性，可作为新能源，故B正确；
C．使用催化剂，可以加快化学反应速率，但水的分解是吸热反应，故C错误；
D．水可以分解生成H₂，氢气具有可燃性，燃烧放热．但分解水需高温条件，需消耗能量，寻找特殊的化学物质，可无需在高温条件下分解水，降低成本，用于开发廉价能源，故D正确，
故答案为：AC； 
（2）转化关系可知氢能源循环体系图中，燃料电池是氢气和氧气反应燃烧生成水的过程，水在太阳能和催化剂作用下分解有生成氧气和氢气，过程Ⅱ是发生的原电池反应，能量变化是化学能转化为电能的过程；
故答案为：化学；电；
Ⅱ．白色沉淀可溶于NaOH溶液，应为Al（OH）₃，说明甲中含有Al和H两种元素，n（H₂）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，则m（H）=0.3mol×2×1g/mol=0.6g，则6.00g甲中含有m（Al）=6.00g-0.6g=5.4g，n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，所以n（Al）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，则甲的化学式为AlH₃，丙在标准状况下的密度为1.25g•L^-1，则丙的相对原子质量为1.25g•L^-1×22.4L=28，应为N₂，则乙为NH₃，
（1）由以上分析可知甲为AlH₃，乙为NH₃，电子式为，故答案为：AlH₃；；
（2）AlH₃与水发生氧化还原反应，反应的方程式为AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3H₂↑，反应中H元素化合价分别由-1价、+1价变化为0价，则该反应中每生成1molH₂，转移电子的数目为N_A，
故答案为：AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃+3H₂↑；N_A；
（3）AlH₃中的H为-1价，NH₃中的H为+1价，从化合价的角度可知二者可能发生氧化还原反应生成氢气，
故答案为：可能；AlH₃中的H为-1价，NH₃中的H为+1价，有可能发生氧化还原反应生成氢气．

点评 本题考查较为综合，涉及能源的转化以及无机物的推断，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目难度不大，注意根据先关反应的现象以及数据判断甲乙两种物质，注意相关反应的化学方程式的书写．