高三化学解答题中等难度题
(9分)氢气是未来最理想的能源,科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术。制得的氢气可用于燃料电池。试完成下列问题:
(1)太阳光分解海水时,实现了从_______能转化为_______能,二氧化钛作________。生成的氢气,用于燃料电池时,实现________能转化为________能。水分解时,断裂的化学键有________,分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某种氢燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为:
A极:H2+O2--2e-===H2O;B极:O2+4e-===2O2-
则A极是电池的________极;电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
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生产、生活离不开化学。下列说法中不正确的是
A.不需要通过化学反应就能从海水中获得淡水
B.开发和推广新能源汽车是实现低碳生活的途径之一
C.寻找高效催化剂,利用太阳能分解水是制取氢气的较理想方法
D.高纯硅是工业上制造光导纤维的主要原料
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据报道,某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置,把太阳光变成激光用于分解海水制氢:
2H2O====2H2↑+O2↑。下列说法不正确的是( )
A.水的分解反应是放热反应
B.氢气是二级能源
C.使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D.在这一反应中,光能转化为化学能
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寻找清洁能源一直是化学家努力的方向,下列关于能源的说法错误的是
A.氢气热值高,其燃烧产物是水,是一种理想的清洁燃料
B.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料,有利于节约资源、保护环境
C.煤的气化技术在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用
D.石油作为重要的可再生能源应该被尽量地利用
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氢能被视为未来的理想清洁能源,科学家预测“氢能”将是21世纪最理想的新能源。目前分解水制氢气的工业制法之一是“硫—碘循环”,主要涉及下列反应:
Ⅰ SO2+2H2O+I2 = H2SO4+2HI Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO4 = 2SO2↑+O2↑+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 。
a.反应Ⅲ易在常温下进行 b.反应I中SO2还原性比HI强
c.循环过程中需补充H2O d.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。0—2min内的平均反应速率v(HI)= 。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K= 。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)SO2在一定条件下可被氧化生成SO3,其反应为:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) △H<0。某科研单位利用原电池原理,用SO2和O2来制备硫酸,装置如图,电极为多孔的材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。
①a电极的电极反应式为 ;
②若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为 。
(4)实际生产还可以用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入10 mol/L的硫酸溶液的体积范围为 。
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开始沉淀 | 完全沉淀 | |
Fe3+ | 2.7 | 4.2 |
Mn2+ | 8.3 | 10.4 |
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【化学选修2:化学与技术】(15分)
工业上为了使原料和能量得到充分的利用,常常采用循环操作。
I、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解水制氢。MnFe2O4的制备:
已知Fe3+、Mn2+沉淀的pH如右表所示。
开始沉淀 | 完全沉淀 | |
Fe3+ | 2.7 | 4.2 |
Mn2+ | 8.3 | 10.4 |
(1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO3)3和Mn(NO3)2的物质的量之比应为________。
(2)控制pH的操作中m的值为________。
II、用MnFe2O4热化学循环制取氢气:
(3)由上可知,H2燃烧的热化学方程式是________。
(4)该热化学循环制取氢气的优点是________(填字母编号)。
A.过程简单、无污染 B.物料可循环使用
C.氧气和氢气在不同步骤生成,安全且易分离
III、工业上可用H2、HCl通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。
反应①
反应②:
(5)上图中,假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率和反应②中H2的利用率均为75%。则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比是________。
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据新浪网报道,欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的集光装置,把太阳光变成激光用于分解海水制氢,其反应可表示为:。有下列几种说法:① 水分解反应是放热反应;②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来,可改善生存条件;③ 使用氢气作燃料有助于控制温室效应;④氢气是一级能源。其中叙述正确的是
A.①② B.③④ C.②③ D.①②③④
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据新浪网报道,欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的集光装置,把太阳光变成激光用于分解海水制氢,其反应可表示为:。有下列几种说法:① 水分解反应是放热反应;②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来,可改善生存条件;③ 使用氢气作燃料有助于控制温室效应;④氢气是一级能源。其中叙述正确的是
A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ①②③④
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