第六单元 化学与社会发展
第一节 化学与能源开发
基础落实
一、清洁高效的氢能
1．重要能源：
化石燃料：包括__煤__、__石油__和__天然气__等。
新能源：包括__太阳能__、__地热能__、风能、核能、__潮汐能__等。
2．最理想的能源物质——氢气：
(1)作为燃料的优点：__热值高__、__原料易得__、__产物对环境无污染__。
(2)制氢方法。
①电解水制取氢气方法的缺点：消耗电能太多，成本太高。
②理想的氢能源循环体系。
(3)开发利用过程中存在的问题。
①成本问题：制备氢气的能耗高。
②安全问题：氢气的贮存和运输既不方便也不安全。
二、应用广泛的化学电池
1．化学电池：
(1)电池的优点是__体积小__、__电容量大__、移动方便等。
(2)常见的电池种类有干电池、锂电池、蓄电池等。
2．观察实验探究“化学反应能否产生电能”回答下列问题：
过 程 现 象
(1)剥开一节干电池 电池中有正极碳棒、负极锌皮，中间有黑色和胶状物质
(2)将一块锌片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯里 锌片周围有__气泡__产生，碳棒周围则没有
(3)用导线将实验(2)中的锌片与碳棒连接，并在导线中间连接一灵敏电流计 电流计指针发生偏转，碳棒周围有气泡产生
结论：闭合电路中有电流通过。
推论：化学反应产生的能量可以转化为__电能__。
化学电池是将__化学能__转化为__电能__的装置。
重点探析
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点一 能源的开发与利用
典例1:(2022·淄博周村期末)掌握物质的性质和用途，为人类美好生活开启智慧之旅，下列说法不正确的是(B)
A．氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置
B．用来制氢气的水必须非常洁净，故制氢气的原料匮乏
C．研制绿色环保电池有利于减少电池造成的污染
D．煤、石油、天然气是不可再生的化石燃料
解析:用来制氢气的水不一定非常洁净，如电解水制氢时需要加入少量酸或碱等增强其导电性，故制氢气的原料非常丰富。
【借题发挥】判断下列说法是否正确。
E．氢能是未来最理想的能源(√)
解析:氢气热值高，无污染，原料丰富，故氢能是未来最理想的能源，正确；
F．电解水制氢气是化学能转化为电能(×)
解析:电解水制氢气时是电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，错误；
G．氢氧燃料电池能量转化效率高，污染小(√)
解析:氢氧燃料电池中不涉及燃烧，产物只有水，故能量转化效率高，污染小，正确。
INCLUDEPICTURE "../易错提醒JS.TIF" \* MERGEFORMAT
氢氧燃料电池的总反应化学方程式为2H2＋O2===2H2O，电解水的反应化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，二者是两个相反的过程，其中燃料电池是将化学能转化为电能，而电解水是将电能转化为化学能，注意氢气在氧气中燃烧与氢氧燃料电池反应的不同，一是二者反应条件不同，二是燃烧是化学能转化为热能和光能，不同于氢氧燃料电池。
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点二 应用广泛的化学电池
典例2:有下列实验：用砂纸擦除铜片和锌片表面的氧化膜，再用导线将铜片和锌片连接到电流计的正、负极上，然后把锌片和铜片一起插入盛有CuSO4溶液的烧杯中(如图所示)。试完成下列问题：
(1)可以观察到的现象有：
①锌片逐渐溶解 ②铜片上析出铜
③溶液蓝色变浅 ④电流计指针偏转，说明有__电流__产生。
(2)实验中发生的能量变化形式是由__化学__能变为__电__能，发生这种能量变化的化学方程式是__Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu__。
解析:Zn、Cu、CuSO4溶液及外电路共同构成了一个电池，能把化学能转化为电能。因此能发生下列化学变化Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，同时也伴随电流的产生。
【变式训练】
如图所示，科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，下列说法不正确的是(B)
A．氢气作燃料的优点是燃烧热值高，产物无污染
B．在此循环中发生了水的电解反应
C．燃料电池可以将化学能转化为电能
D．在此循环中氢气与氧气是中间产物
解析:A.氢气作燃料的优点是燃烧热值高，产物只有水，无污染，故正确；B.该循环体系中水生成氢气和氧气的过程中反应条件为光催化剂，不是通电分解，故错误；C.化学电池是将化学能转化成电能的装置，故正确；D.此循环中最终是将太阳能转化为电能，所以在此循环中氢气与氧气是中间产物，故正确。
素养分层
A层 基础必会
1．下列不属于新能源开发利用的是(C)
A．风能发电 B．太阳能发电
C．火力发电 D．潮汐能发电
解析:风能、太阳能和潮汐能都属于新能源，用这些能源发电属于新能源开发利用；火力发电的燃料是煤，属于化石燃料，不属于新能源开发利用。
2．下列关于能源的说法不正确的是(C)
A．氢能源制取成本高，贮存困难，现阶段还不能广泛使用
B．科技发展可促进能源的开发利用
C．煤、石油和乙醇都属于可再生能源
D．能源结构向多元、清洁和低碳方向转型
解析:煤、石油都是化石能源，属于不可再生能源。
3．废旧电池污染日益受到人们的关注，科技人员相继发明了一些环保电池，你认为下列属于环保电池的是(C)
解析:氢能源是洁净环保的理想能源，产物为水，以上选项中，只有氢燃料电池利用的是氢能。
4．下列说法错误的是(D)
A．化学反应放出的能量可以是光能、热能、电能等
B．燃料电池可以广泛用于新能源汽车
C．氢燃料电池汽车所需要的H2可电解水生成
D．燃料电池都要排放CO2气体
解析:化学反应放出的能量可以是光能、热能、电能等，A正确；燃料电池可以广泛用于新能源汽车，B正确；电解水生成的氢气，可用于氢燃料电池汽车，C正确；纯氢气(H2) 作为燃料电池的燃料时，产物是水，不会产生二氧化碳，D错误。
5．(2021·海南中考改编)化学变化总伴随着能量的变化。如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是(B)
A.氢氧燃料电池的反应过程中不涉及燃烧
B．任何条件下都可实现物质或能量之间的相互转化
C．氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
D．氢氧燃料电池把氢气和氧气反应的化学能直接转化为电能
解析:并不是任何条件下都可实现物质或能量之间的相互转化。
B层 能力进阶
6．目前，科学家提出了一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图)。下列说法错误的是(C)
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．该氢能源的循环体系能够实现太阳能转化为电能
C.在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
解析:A.通过图示可以观察出，燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能，故A正确；B.通过图示可以看出，太阳能可以转化为电能，故B正确；C.在此循环中H2O转变为H2、O2，是光分解催化剂的作用，而不是通电使H2O转变为H2、O2，故C错误；D.现在氢能源作为人类理想中的能源大量使用还需解决合适的光照条件下分解水的催化剂、运输和储存问题，故D正确。
7．氢气作为清洁能源，越来越受到人们的关注。我国科学家寻找到一种新型催化剂，能使一氧化碳和水在低温条件下反应产生氢气，反应过程如图所示。下列说法正确的是(C)
A.H2是不可再生能源
B. 反应物和生成物均为化合物
C．使用催化剂可以改变化学反应条件
D. 化学反应前后，分子的种类、数目均不变
解析:A、氢气可通过一氧化碳和水在催化剂的作用下制得，故氢气属于可再生能源，不符合题意；B、由化学方程式可知，反应物是一氧化碳和水，它们都是由不同种元素组成的化合物，生成物是氢气和二氧化碳，氢气是由同种元素组成的单质，二氧化碳是由不同种元素组成的化合物，不符合题意；C、由题干信息可知，使用催化剂后，可使一氧化碳和水在低温的条件下反应，故催化剂可以改变化学反应条件，符合题意；D、由化学方程式可知，分子的种类发生了改变，数目不变，不符合题意。
8．一种新型绿色电池——燃料电池，是把H2、CO、CH4气体和空气不断输入，直接氧化，使化学能转变为电能，它被称为21世纪的绿色发电站，这三种气体可以作为燃料电池所需燃料的理由是(C)
A．都是无毒无害气体 B．在自然界都大量存在
C．都可以燃烧并放出大量的热 D．燃烧产物均为CO2和H2O
解析:A.无毒无害气体不一定都能够用作燃料，如氮气无毒无害，不能用作燃料，且CO是有毒的气体；B.在自然界大量存在的物质不一定都能够用作燃料，如水在自然界大量存在，不能用作燃料，且H2、CO、CH4不是自然界大量存在的气体；C.都可以燃烧并放出大量的热，可以用作燃料；D.氢气燃烧不能生成二氧化碳，一氧化碳燃烧不能生成水。
9．如图是某空间站能量转化系统的局部示意图，则下列说法正确的是(B)
A．循环过程中没有发生化学反应
B．该转化系统中水可以循环使用
C．光电转换器中电能转化为光能
D．氢气和氧气反应生成水是吸热过程
解析:该反应中存在水的电解以及氢气的燃烧，所以在循环过程中，一定发生了化学反应；由示意图可知，该系统中水既可分解也可生成，是可以回收并循环使用的；光电转换器中光能转化为电能；氢气和氧气反应生成水是放热反应。
10．(2021·泸州中考)一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDS)，能利用太阳光分解水，原理如图所示。回答下列问题：
(1)这个过程将__太阳__能转化为化学能。反应Ⅱ属于基本反应类型中的__分解反应__。
(2)写出反应Ⅰ的化学方程式：__2H2OH2O2＋H2↑__。
解析:(1)该过程利用太阳能分解水，故是将太阳能转化为化学能；反应Ⅱ为过氧化氢在催化剂作用下反应生成水和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；(2)由图可知，反应Ⅰ为水在催化剂和光照的条件下反应生成氢气和过氧化氢，该反应的化学方程式为2H2OH2O2＋H2↑。
PAGE第六单元 化学与社会发展
第一节 化学与能源开发
基础落实
一、清洁高效的氢能
1．重要能源：
化石燃料：包括__ __、__ __和__ __等。
新能源：包括__ __、__ __、风能、核能、__ __等。
2．最理想的能源物质——氢气：
(1)作为燃料的优点：__ __、__ __、__ __。
(2)制氢方法。
①电解水制取氢气方法的缺点：消耗电能太多，成本太高。
②理想的氢能源循环体系。
(3)开发利用过程中存在的问题。
①成本问题：制备氢气的能耗高。
②安全问题：氢气的贮存和运输既不方便也不安全。
二、应用广泛的化学电池
1．化学电池：
(1)电池的优点是__ __、__ __、移动方便等。
(2)常见的电池种类有干电池、锂电池、蓄电池等。
2．观察实验探究“化学反应能否产生电能”回答下列问题：
过 程 现 象
(1)剥开一节干电池 电池中有正极碳棒、负极锌皮，中间有黑色和胶状物质
(2)将一块锌片和一根碳棒平行插入盛有稀硫酸的烧杯里 锌片周围有__ __产生，碳棒周围则没有
(3)用导线将实验(2)中的锌片与碳棒连接，并在导线中间连接一灵敏电流计 电流计指针发生 ，碳棒周围有气泡产生
结论：闭合电路中有电流通过。
推论：化学反应产生的能量可以转化为__ __。
化学电池是将__ __转化为__ __的装置。
重点探析
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点一 能源的开发与利用
典例1:(2022·淄博周村期末)掌握物质的性质和用途，为人类美好生活开启智慧之旅，下列说法不正确的是( )
A．氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置
B．用来制氢气的水必须非常洁净，故制氢气的原料匮乏
C．研制绿色环保电池有利于减少电池造成的污染
D．煤、石油、天然气是不可再生的化石燃料
【借题发挥】判断下列说法是否正确。
E．氢能是未来最理想的能源( )
F．电解水制氢气是化学能转化为电能( )
G．氢氧燃料电池能量转化效率高，污染小( )
INCLUDEPICTURE "../易错提醒JS.TIF" \* MERGEFORMAT
氢氧燃料电池的总反应化学方程式为2H2＋O2===2H2O，电解水的反应化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，二者是两个相反的过程，其中燃料电池是将化学能转化为电能，而电解水是将电能转化为化学能，注意氢气在氧气中燃烧与氢氧燃料电池反应的不同，一是二者反应条件不同，二是燃烧是化学能转化为热能和光能，不同于氢氧燃料电池。
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点二 应用广泛的化学电池
典例2:有下列实验：用砂纸擦除铜片和锌片表面的氧化膜，再用导线将铜片和锌片连接到电流计的正、负极上，然后把锌片和铜片一起插入盛有CuSO4溶液的烧杯中(如图所示)。试完成下列问题：
(1)可以观察到的现象有：
①锌片逐渐溶解 ②铜片上析出铜
③溶液蓝色变浅 ④电流计指针偏转，说明有__ __产生。
(2)实验中发生的能量变化形式是由__ __能变为__ __能，发生这种能量变化的化学方程式是__ __。
【变式训练】
如图所示，科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，下列说法不正确的是( )
A．氢气作燃料的优点是燃烧热值高，产物无污染
B．在此循环中发生了水的电解反应
C．燃料电池可以将化学能转化为电能
D．在此循环中氢气与氧气是中间产物
素养分层
A层 基础必会
1．下列不属于新能源开发利用的是( )
A．风能发电 B．太阳能发电
C．火力发电 D．潮汐能发电
2．下列关于能源的说法不正确的是( )
A．氢能源制取成本高，贮存困难，现阶段还不能广泛使用
B．科技发展可促进能源的开发利用
C．煤、石油和乙醇都属于可再生能源
D．能源结构向多元、清洁和低碳方向转型
3．废旧电池污染日益受到人们的关注，科技人员相继发明了一些环保电池，你认为下列属于环保电池的是( )
4．下列说法错误的是( )
A．化学反应放出的能量可以是光能、热能、电能等
B．燃料电池可以广泛用于新能源汽车
C．氢燃料电池汽车所需要的H2可电解水生成
D．燃料电池都要排放CO2气体
5．(2021·海南中考改编)化学变化总伴随着能量的变化。如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )
A.氢氧燃料电池的反应过程中不涉及燃烧
B．任何条件下都可实现物质或能量之间的相互转化
C．氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
D．氢氧燃料电池把氢气和氧气反应的化学能直接转化为电能
B层 能力进阶
6．目前，科学家提出了一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图)。下列说法错误的是( )
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．该氢能源的循环体系能够实现太阳能转化为电能
C.在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
7．氢气作为清洁能源，越来越受到人们的关注。我国科学家寻找到一种新型催化剂，能使一氧化碳和水在低温条件下反应产生氢气，反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.H2是不可再生能源
B. 反应物和生成物均为化合物
C．使用催化剂可以改变化学反应条件
D. 化学反应前后，分子的种类、数目均不变
8．一种新型绿色电池——燃料电池，是把H2、CO、CH4气体和空气不断输入，直接氧化，使化学能转变为电能，它被称为21世纪的绿色发电站，这三种气体可以作为燃料电池所需燃料的理由是( )
A．都是无毒无害气体 B．在自然界都大量存在
C．都可以燃烧并放出大量的热 D．燃烧产物均为CO2和H2O
9．如图是某空间站能量转化系统的局部示意图，则下列说法正确的是( )
A．循环过程中没有发生化学反应
B．该转化系统中水可以循环使用
C．光电转换器中电能转化为光能
D．氢气和氧气反应生成水是吸热过程
10．(2021·泸州中考)一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDS)，能利用太阳光分解水，原理如图所示。回答下列问题：
(1)这个过程将__ __能转化为化学能。反应Ⅱ属于基本反应类型中的__ __。
(2)写出反应Ⅰ的化学方程式：__ __。
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