Question

4．水和能源都是人類賴以生存的物質．請回答下列問題：

（1）如圖1所示是電解水的實驗裝置．
①若a試管中產生10mL氣體，則b試管中產生5mL的O₂（填化學式），實驗室檢驗該氣體的方法是將帶火星的木條伸入試管，木條能復燃，證明是氧氣．
②目前，人類使用的燃料大多來自化石燃料，如煤、石油和天然氣，它們均屬于不可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．這些能源的使用對環境的影響不容忽視，因此氫氣作為能源越來越受到人們的關注，氫氣是理想能源的原因是BCD（填序號）．
A．氫氣便于貯存和運輸       B．氫氣資源豐富       C．氫氣是高能燃料
D．氫氣的燃燒產物不污染空氣       E．目前大量獲得氫氣的成本很低
（3）電解水產生氫氣的方法因消耗大量的電能，不能廣泛應用于解決能源問題．目前，科學家提出一種如圖2所示的經濟，理想的獲得氫能源的循環體系．該循環過程中生成氫氣的化學方程式為：2H₂O$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化劑}$2H₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據電解水的實驗進行分析，電解水時負極生成的氣體較多是氫氣，正極生成的是氧氣，體積比為2：1，氫氣能燃燒，產生淡藍色的火焰，放出熱量，氧氣有助燃性．說明了水是由氫、氧兩種元素組成的．熟記常見的化石燃料及能源的分類；
根據氫能源的特點分析回答；
（2）該循環體系中水通過光分解催化劑和光照的條件分解成氫氣和氧氣．

解答 解：（1）①由電解水的裝置可知，試管a是電源的負極產生的氣體較多是H₂，則b試管收集的氣體較少是O₂，由于氧氣有助燃性，所以，檢驗B試管的氣體的方法是：將到火星的木條伸入試管，木條能復燃，證明是氧氣．故答案為：5；O₂；將帶火星的木條伸入試管，木條能復燃，證明是氧氣．
②煤、石油和天然氣是三大化石燃料；都屬于不可再生能源，故填：天然氣；不可；
氫氣作為能源，越來越受到人們的關注．這是因為它具有無毒，熱值大、燃燒產物為水，不污染空氣或無污染等優點，所以它被認為是理想的清潔、高能燃料．
故填：BCD；
（2）該循環體系中水生成氫氣和氧氣的過程中反應條件為光分解催化劑和光照，故填：2H₂O$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化劑}$2H₂↑+O₂↑．

點評 社會的發展需要充足的能源，化石燃料的日漸枯竭使人們迫切要求開發新能源．氫能源具有來源廣、放熱多、燃燒產物為水無污染的優點．現在氫能源作為人類理想中的能源大量使用還需解決合適的光照條件下分解水的催化劑、運輸和儲存問題．