2019-2020学年高中化学课时作业14太阳能生物质能和氢能的利用含解析苏教版必修2 7页

课时作业14　太阳能、生物质能和氢能的利用 6‎ 基础巩固 ‎1．化学与环境、材料、信息、能源关系密切，下列说法错误的是(　　)‎ A. 利用催化设施，可以将汽车尾气中的CO和NO转化为无害气体 B. 半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅 C. 2012年3月修订的《环境空气质量标准》中新纳入的监测指标是PM2.5‎ D. 防止酸雨发生的重要措施之一是使用清洁能源 解析：A项，CO和NO都是有毒气体，利用催化设施，可以将汽车尾气中CO和NO转化为无害气体，故正确。B项，计算机芯片的材料是硅，故错误。C项，2012年3月修订的《环境空气质量标准》中新纳入的监测指标是PM2.5，故正确。D项，二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的物质，防止酸雨发生的重要措施之一是使用清洁能源，减少二氧化硫和氮氧化物的排放，故正确。‎ 答案：B ‎2．下列说法不正确的是(　　)‎ A．电解水生成氢气与氧气时，电能转变成化学能 B．煤燃烧时化学能转变成热能等 C．绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能 D．白炽灯工作时电能全部转化成光能 解析：白炽灯工作时电能不能全部转化成光能。‎ 答案：D ‎3．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是(　　)‎ A．煤、石油和天然气都属于碳素燃料 B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应 C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 D．目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明 解析：煤、石油、天然气，属于碳素燃料；发展太阳能可以减少化石燃料的使用，减少CO2的排放，减缓温室效应；太阳能电池可将太阳能直接转化为电能；菠菜中的蛋白质是间接利用太阳能合成的，研究菠菜蛋白质“发电”属于太阳能文明。‎ 答案：D ‎4．下述做法能改善空气质量的是(　　)‎ A．以煤等燃料作为主要生活燃料 B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源 C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车 D．限制使用电动车 解析：煤燃烧时会产生SO2和颗粒物等大气污染物；汽车以汽油为燃料，会排放大量的污染气体；电动车对大气没有污染。‎ 答案：B ‎5．下列关于能源和作为能源使用物质的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．化石燃料物质内部“贮存”着能量 6‎ B．太阳能不能直接转化为电能 C．物质的化学能可能在不同的条件下转化为热能、电能等为人类所用 D．绿色植物发生光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来 解析：太阳能可以转化为电能、化学能、热能等；太阳能电池可使太阳能直接转化为电能，B错误。‎ 答案：B ‎6．绿色能源是人类理想的能源，不会造成环境污染，下列能源不属于绿色能源的是(　　)‎ A．氢能源　　B．太阳能　　C．风能　　D．石油 解析：石油是化石燃料，其中硫元素燃烧生成的二氧化硫、不完全燃烧产生的一氧化碳等均属污染物，因此不是绿色能源。‎ 答案：D ‎7．天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的。因此我们可以采取的措施有：①可利用电解水的方法得到氢气作能源；②可用酒精作能源；③砍伐树木作能源；④开发太阳能、核能等新的能源。上述说法中正确的是(　　)‎ A．只有①　　B．①和④　　C．②和③　　D．②和④‎ 解析：用电解水的方法生产氢气所需成本很高，不宜采用；酒精可由淀粉转化得到，属于再生能源；砍伐树木作能源会极大地破坏森林，造成生态失衡；开发太阳能、核能等新能源具有广阔的前景。‎ 答案：D ‎8．近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展，像电一样，氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二次能源”，而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一次能源，如煤、石油、太阳能和原子能等。‎ ‎(1)为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且原料可持续利用的制氢气的方法是(　　)‎ A．电解水 B．锌和稀硫酸反应 C．光解海水 D．以石油、天然气为原料 ‎(2)氢气燃烧时耗氧量小，发热量大。已知下列热化学方程式：C(g)＋O2(g)===CO2(g)‎ ΔH＝－393.5 kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)‎ ΔH＝－285.8 kJ·mol－1‎ 试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是________。‎ ‎(3)氢能源有可能实现能源的贮存，也有可能实现经济、高效的输送。研究表明过渡金属型氢化物(又称间充氢化物)，在这类氢化物中，氢原子填充在金属的晶格间隙之间，其组成不固定，通常是非化学计量的，如：LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.65、TaH0.78。已知标准状况下，1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64 g/cm3，相对原子质量为106.4)，试写出钯(Pd)的氢化物的化学式________。‎ 解析：(1)光解海水是较经济且原料(水)可持续利用的制H2的方法。‎ ‎(2)1 g H2燃烧产生的热量为：285.8 kJ÷2＝142.9 kJ，1 g C燃烧产生的热量为：393.5 kJ÷12＝32.79 kJ，前者和后者之比为：142.9 kJ∶32.79 kJ＝4.36∶1。‎ ‎(3)设体积单位均为cm3，n(Pd)＝＝0.1 mol，n(H)＝‎ 6‎ eq f(896 cm3,22 400 cm3)×2＝0.08 mol，n(Pd)：n(H)＝0.1 mol∶0.08 mol＝1∶0.8。‎ 答案：(1)C　(2)4.36∶1　(3)PdH0.8‎ 能力提升 ‎9．氢气是未来的绿色能源，科学家们最新研制出利用太阳能产生激光，再用激光使水分解得到氢气的新技术，其中水分解可以用化学方程式表示为：2H2O2H2↑＋O2↑，下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．TiO2在反应中作氧化剂 B．水分解不产生污染物 C．TiO2在反应中作催化剂 D．该技术将太阳能转化为化学能 解析：TiO2在反应中作催化剂，H2O分解生成H2、O2，能量增加，且不污染空气，是太阳能转换成了化学能。‎ 答案：A ‎10．已知天然气的主要成分为CH4，是一种能产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、石油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是(　　)‎ A．①②③　　　B．①　　　C．①②　　　D．③‎ 解析：天然气(CH4)燃烧一般不产生污染性产物，与煤、石油相比是较为清洁的能源；等物质的量的CH4和CO2相比，CH4产生的温室效应大，则等质量的CH4和CO2相比，CH4产生的温室效应将更大；天然气燃烧的产物为CO2和H2O，并不是酸雨的成因之一。‎ 答案：C ‎11．太阳能的开发和利用是21世纪一个重要课题。利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种盐熔化，吸收热量，晚间熔盐固化释放出相应的能量，已知下表数据：‎ 盐 熔点(℃)‎ 熔化吸热 ‎(kJ·mol－1)‎ 参考价格 ‎(元·t－1)‎ CaCl2‎ ‎·6H2O ‎29.9‎ ‎37.3‎ ‎780～850‎ Na2SO4‎ ‎·10H2O ‎32.4‎ ‎77.0‎ ‎800～900‎ Na2HPO4‎ ‎·12H2O ‎35.1‎ ‎100.1‎ ‎1 600～2 000‎ 6‎ Na2S2O3‎ ‎·5H2O ‎45.0‎ ‎49.7‎ ‎1 400～1 800‎ 其中最适宜选用作为储能介质的是(　　)‎ A．CaCl2·6H2O B．Na2SO4·10H2O C．Na2HPO4·12H2O D．Na2S2O3·5H2O 解析：作为储能介质应综合考虑：熔点比常温略高，熔化吸热值较大，价格低廉。‎ 答案：B ‎12．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是(　　)‎ A．风能、太阳能属于可再生能源 B．推广可再生能源有利于经济可持续发展 C．上图是太阳能光伏发电原理图，图中A极为正极 D．光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能 解析：根据常识可知，A、B、D项均正确；从题图中电子和电流的流动方向可知，A为负极，B为正极，C项错误。‎ 答案：C ‎13．如下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A．该系统中只存在3种形式的能量转化 B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．装置X能实现燃料电池的燃烧和氧化剂再生 D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化 6‎ 解析：该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能等4种形式的能量转化关系，A项不正确；装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置，负极反应是H2发生氧化反应，B项不正确；装置X为电解水产生氢气和氧气，C项正确；装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放，但不可能实现化学能与电能间的完全转化，能量总是有损失的，D项不正确。‎ 答案：C ‎14．下图是燃料乙醇的生产和消费过程示意图，虽然燃料乙醇的使用缓解了汽车能源的紧张状况，但仍存在一些问题。由此可知，燃料乙醇(　　)‎ A．是最理想的绿色能源 B．提供的能量来自于太阳能 C．生产和消费过程对空气没有任何影响 D．生产过程中将消耗大量粮食，以避免粮食过剩 解析：乙醇的生产及燃烧会产生CO2气体(农作物只能吸收少量的CO2)，不是最理想的绿色能源，A项错误；产生的CO2气体能够导致温室效应，C项错误；D项显然不符合题意，错误。‎ 答案：B ‎15．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：2H2O2H2↑＋O2↑。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：2H2＋2O2－－4e－===2H2O；B极：O2＋4e－===2O2－。‎ 则A极是电池的________极，电子从该极________(填“流入”或“流出”)。‎ 解析：(1)太阳光分解海水时，太阳能转化为化学能，二氧化钛起催化作用；燃料电池发电时，化学能转化为电能；水分解时，氢氧共价键断裂，形成氢氢共价键和氧氧共价键。氢气燃烧是放热反应，水分解从形式上看是氢气燃烧的逆反应，所以水的分解反应属于吸热反应。‎ ‎(2)原电池的负极发生失电子的氧化反应，是电子流出的一极，电流流入的一极，A极是负极，B极是正极。‎ 答案：(1)太阳　化学　催化剂　化学　电　氢氧共价键 吸热 6‎ ‎(2)负　流出 探究创新 ‎16．能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能、核能等)的开发。‎ ‎(1)我国目前最主要的能源品种是________，能源利用中存在的主要问题是________。‎ ‎(2)为减少污染，提高原料利用率，下列措施可以达到目的的是________。‎ a．将城市居民燃煤改为使用气体燃料。‎ b．若将原来烧天然气的灶具改烧石油液化气(主要成分为C3H8)，应增大空气进入量和减少液化气的进入量。‎ c．研制燃料电池。‎ d．在农村大力发展沼气。‎ ‎(3)某些科学家对以下三个化学反应很感兴趣：‎ ‎① 3FeCl2＋4H2OFe3O4＋6HCl＋H2‎ ‎②2Fe3O4＋12HCl＋3Cl2===6FeCl3＋6H2O＋O2‎ ‎③6FeCl36FeCl2＋3Cl2↑‎ 科学家想利用上述反应来制取一种很有意义的物质是________，该物质作为燃料的主要优点有(至少填三点)________。‎ 解析：(1)我国目前最主要的能源是煤，利用率低和环境污染等是主要问题；(2)等体积的液化气比甲烷消耗氧气多，所以应增大空气进入量；(3)若将三个化学反应加合起来，即为2H2O2H2↑＋O2↑，实际上是制取H2的反应。‎ 答案：(1)煤　人均能源占有量少，能源利用率低，单位产值能耗高，污染环境 ‎(2)abcd ‎(3)氢气　①单位质量热值高；②燃烧产物只有水，对环境无污染；③来源(水)较为丰富等 6‎ 7‎