化学人教版九上培优必备精讲精练：7.2 燃料的利用与开发（含解析）

课题2 燃料的利用与开发
【知识精要】
一、化学变化中的能量变化
1.化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，能量的变化通常表现为热量 的变化。
化学反应中的能量变化。即有 吸热或放热 现象
常见的放热反应： 燃烧 、 酸与金属反应 、 中和反应 、 氧化钙和水的反应
常见的吸热反应：高温分解碳酸钙 、 碳和二氧化碳高温反应 等
意义：人类需要的大部分能量都是由化学反应产生的，如利用燃料燃烧做饭、取暖等
二.三大化石燃料
化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化面形成的。化石燃料主要是由 元素构成的，如煤、石油和天然气等，是不可再生能源。
煤 石油 天然气
形成 古代植物埋在地下经过一系列复杂变化而形成 古代海洋生物遗骸在地壳中经过复杂变化面形成
元素组成 主要含C,含少量H、N、S、O等 主要含C、 H，含少量S、 N、O混合物 主要含C. H,主要成分CH4
类别 混合物（由有机物和无机物组成） 混合物（多种有机物） 混合物
形态 黑色固体，有光泽，人称“黑色金子”，无固定的熔点、沸点、具有可燃性 粘稠液体，黑色或棕色，不溶于水，无固定的熔点、沸点 无色无味气体，密度比空气小 ， 难 溶于水
性质 煤焦炭、煤焦油、煤气等 （隔绝空气加强热） 石油溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油等 易 燃烧 ，产生明亮的蓝色火焰，化学方程式为 CH4+O2CO2+H2O
三、燃料的合理利用与开发
（1）燃料充分燃烧的措施
a.燃烧时要有 充足的空气 ：如做饭时，调节燃气灶或煤炉的进风口大小
b.燃料与空气要有 足够大的接触面积 ：如工业燃煤时，常将煤块粉碎成煤粉或做成空心(如空心炭)等。
（2）使用化石燃料对环境的影响及防治措施
影响：
a.煤燃烧产生SO2、NO2等空气污染物―→ 形成酸雨(pH＜5.6的雨水)
b.燃料不充分燃烧，会产生一氧化碳等
c.未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘
防治措施：
a.使用脱硫煤或将煤转化为水煤气
b.安装汽车尾气净化装置，减少有害气体的排放
c.改善能源结构，尽量使用清洁能源
（3）能源的利用和开发
①可燃冰：
主要成分：甲烷水合物
优点： 热值高 ，将来可能会替代化石燃料—— 未来新能源
②乙醇：
俗称 酒精 ，其充分燃烧的化学方程式为C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O，优点：可再生；节省石油资源
③氢气：燃烧的化学方程式为2H2＋O2 2H2O
优点： 热值高 ；燃烧产物是 水 ， 无污染 ；是 理想的清洁能源
未能被广泛应用的原因： 制取成本高、贮存和运输困难
a．物理性质
氢气（H2）是无色无味 的气体，难 溶于水，密度比空气 小 ，是最轻 的气体。
b．化学性质
①可燃性：2H2 + O2H2O 、 H2 + Cl22HCl
②还原性： H2 + CuOCu + H2O。
c．用途
①填充气、飞舰（密度比空气小）
②合成氨、制盐酸　
③气焊、气割（可燃性）
④提炼金属（还原性）
d.氢气实验室制法
药品 锌粒（Zn）和稀硫酸（H2SO4）
反应原理 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑
收集方法 ① 排水法(难溶于水) ② 瓶口向下排空气法(密度比空气小)
制取装置
操作步骤 ①检查 气密性 ②装入 锌粒 ③倒入 稀硫酸 ④固定 装置 ⑤收集
检验 点燃木条，伸入瓶内，木条上的火焰熄灭，瓶口火焰呈淡蓝色，则该气体是氢气。
验满(验纯) ①用拇指堵住集满氢气的试管口； ②靠近火焰,移开拇指点火，若“噗”的一声，氢气 较纯 ；若有尖锐的爆鸣声，则氢气 不纯 。
注意事项 ①检查装置的气密性 ②长颈漏斗的管口要插入液面下； ③点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度（空气中，氢气的体积达到总体积的4%~74.2%点燃会爆炸。）
实验法验证混合气体有H2 （先验证混合气体中是否有水份，有则先除掉）将混合气体通入灼热的CuO，再将经过灼热的CuO的混合气体通入盛有无水CuSO4的干燥管中。现象：黑色CuO变成红色，且无水CuSO4变蓝色。
④目前正在利用和开发的新能源：太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能 等
【题典精讲】
【例题1】下列有关化学反应与能量的说法，正确的是（ ）
化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
在化学反应中只有燃烧反应，才能放出热量
物质燃烧时向外释放出热量，属于放热反应
人类利用的能量都是通过化学反应获得的
【答案】C
【解析】A.化学反应中的能量变化，通常表现为热量变化，故A错误；B.放热反应不一定是燃烧，比如缓慢氧化，故B错误；C.物质燃烧发热属于放热反应，故C正确；D.人类利用能量不一定是化学反应获得，比如太阳能。故D错误。故选C
【例题2】 在下列各化学反应中，不属于放热反应的是（　　）
A．天然气燃烧 B．生石灰与水反应
C．镁带与盐酸反应 D．碳和二氧化碳反应
【答案】D
【解析】常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸、所有中和反应；绝大多数化合反应、置换反应；少数分解、复分解反应。常见的吸热反应有：个别的化合反应（如C和CO2），绝大数分解反应、少数置换以及某些复分解（如铵盐和强碱）。
A、天然气燃烧，放出大量的热，属于放热反应；
B、生石灰与水反应，放出大量的热，属于放热反应；
C、镁带与盐酸反应生成氯化镁和氢气，放出大量的热，属于放热反应；
D、碳和二氧化碳反应，需要在高温下反应。
【例题3】科学家提出了理想的获得氢能源的循环体系（如图），根据该循环体系说法错误的是（　　）
A．该循环是一种环保绿色，反应中没有污染物生成体系
B．该循环体系通过化学反应可实现太阳能转化为电能
C．在此循环中只有化合反应发生，因此是环保的
D．在此循环中氢气与氧气是中间产物
【答案】C
【解析】A、该循环体系中氢气和氧气生成水，水分解生成氢气和氧气，反应中没有污染物生成，选项正确：B、该循环体系中，太阳能变成化学能，化学能又变成电能，选项正确；C、该循环体系中氢气和氧气生成水是化合反应，水分解生成氢气和氧气，是分解反应，选项错误：D、该循环体系中氢气和氧气生成水，水分解生成氢气和氧气，氢气与氧气是中间产物，选项正确，故选C.
【例题4】下列关于化石燃料的说法，不恰当的是（　　）
A．化石燃料是古代生物的遗骸经地层深处高温、高压复杂变化而形成的
B．化石燃料主要成分都含有碳、氢两种元素
C．化石燃料燃烧时，会产生CO2、H2O等物质
D．化石燃料燃烧为人类提供能量，也会对环境造成污染
【答案】B。
【解析】A．化石燃料是古代生物的遗骸经地层深处高温、高压复杂变化而形成的，故正确；
B．煤炭、石油和天然气等化石燃料的主要成分都是碳、氢化合物，故错误；
C．化石燃料的主要成分是碳、氢化合物，所以化石燃料燃烧时，会产生CO2、H2O等物质，故正确；
D．化石燃料燃烧为人类提供能量，也会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等对环境造成污染，故正确。
【例题5】我国北方冬季常使用煤炉取暖，煤炉生火时，需先引燃木材来加热煤球使其燃烧。下列有关说法正确的是（　　）
A．煤、石油、酒精均属于化石燃料
B．煤炉生火时，用木材引燃是为了提高煤的着火点
C．煤球属于清洁燃料，燃烧时不会对环境造成污染
D．把煤做成蜂窝状，增大了煤与空气的接触面积，使其燃烧更充分
【答案】D
【解析】A.煤、石油、天然气是化石燃料，酒精不属于，故错误；B.着火点是固有属性，一般不会有变化，用木材引燃是使温度达到煤的着火点，不是提高，故错误;C.煤属于化石燃料，故错误；D.把煤做成蜂窝状，便于和空气充分接触，使燃烧更充分，正确，故选D
【例题6】2019 年诺贝尔化学奖颁给了美国德州大学奥斯汀分校约翰 古迪纳夫、美国纽约州立大学宾汉姆分校斯坦利 威廷汉和日本旭化成株式会社吉野彰三人，以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。那么，关于锂离子电池下列说法不正确的是（　　）
A．锂离子电池一般用石墨做电极是利用了石墨良好的导电性
B．锂在化学反应中容易失去一个电子形成锂离子，其符号为Li+
C．锂离子电池一般使用锂合金作为正极材料，锂合金是一种新型的锂金属单质
D．未来锂离子电池的广泛应用，体现了化学科学的发展能促进人类社会进步，提高人们的生活质量
【答案】C
【解析】A.石墨具有优良的导电性，故说法正确；B.锂是去最外层一个电子变成阳离子其离子符号为Li+，说法正确；C.合金不是单质，故说法错误；D.说法正确，故选C
【例题7】石油古称“水”，《汉书》中“高奴县洧水可燃”、《梦溪笔谈》中“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆”，下列关于“洧水”的说法错误的是（ ）
A．具有可燃性 B．是一种黏稠状液体
C．是可再生能源 D．“其烟”的主要成分为炭黑
【答案】C
【解析】A、石油能燃烧，具有可燃性，不符合题意；B、石油是一种黏稠的液体，不符合题意；
C、石油属于化石燃料，是不可再生能源，符合题意；D、“烟”是石油不完全燃烧生成的炭黑，不符合题意。故选C。
【例题8】实验用如图所示的方法制取氢气并测量生成氢气的体积。下列有关说法正确的是（ ）
A．仪器a的名称为长颈漏斗
B．烧瓶中的物质一定是锌与稀硫酸
C．该收集方法为向下排空气法
D．该装置还可用于制取氧气
【答案】D
【解析】A、仪器a的名称是分液漏斗，故选项说法错误；B、烧瓶中的物质不一定是锌与稀硫酸，也可能是稀盐酸，故选项说法错误；C、该收集方法为排水法，故选项说法错误；D、图中发生装置为固液常温型，收集方法为排水法，用过氧化氢溶液制取氧气属于固液常温型，氧气进而用排水法收集，该装置还可用于制取氧气，故选项说法正确。故选D。
【例题9】氢能是最绿色的能源，如图是制取与贮存氢气的一种方法。下列说法正确的是（　　）
资料：①Mg2Cu是一种贮氢合金，吸氢后生成MgH2和MgCu2合金；
②MgH2和HCl反应的化学方程式为：MgH2+2HCl═MgCl2+2H2↑
A．ZnFe2O4中Fe的化合价为+2价
B．循环制氢反应中需要不断加入ZnFe2O4
C．反应2产生的氢气和反应3所得混合物与足量稀盐酸反应生成的氢气质量相等
D．反应3中氩气作保护气，防止金属镁、铜在高温下与氧气反应
【答案】D
【解析】A、ZnFe2O4在循环制氢体系的总反应中起催化作用，化合价代数和为零，在ZnFe2O4中，氧元素显﹣2，锌元素显+2，所以铁元素的化合价是+3；
B、ZnO、Fe3O4在反应2中逐渐消耗，在反应1中又会生成，所以循环制氢反应中不需要不断加入，选项B错误；
C、由图可知，反应2中产生的氢气与Mg2Cu在高温的条件下、氩气的环境中反应生成MgH2和MgCu2合金，在该反应中，氢元素全部转化到了MgH2中。根据MgH2+2HCl═MgCl2+2H2↑，该反应生成的氢气中的氢元素分别来自于MgH2（即反应2产生的氢气）和稀盐酸，故两者生成的氢气质量不相等，选项C错误。
D、镁和氧气反应会生成氧化镁，铜和氧气反应会生成氧化铜，所以反应3中氩气作保护气，防止金属镁、铜在高温下与氧气反应，选项C正确；故选D。
【例题10】“可燃冰”[CH4·（H2O)n]是一种沉睡在海底和高寒冻土的独特能源。2017年5月18日，我国在南海首次试开采可燃冰成功。下列有关“可燃冰”的说法正确的是（ ）
A．“可燃冰”给我们提供了水可以变油的证据 B．[CH4·（H2O)n]属于氧化物
C．“可燃冰”是燃烧值高，没有污染的新能源 D．开采不当可造成比二氧化碳更严重的温室效应
【答案】D
【解析】A、“可燃冰”是甲烷和水形成的混合物，可燃冰通过降压升温可以释放出甲烷，故是一种新能源，水是由氢氧两种元素组成的，因此水不可能变油，故选项错误；
B、可燃冰属于混合物，不属于氧化物，故选项错误；
C、可燃冰充分燃烧的产物是二氧化碳和水，不完全燃烧会生成一氧化碳，含有的杂质气体可能会转化成二氧化硫等污染物，属于清洁能源，但并不是没有任何污染，故选项错误；
D、甲烷也是一种温室气体，造成的温室效应比二氧化碳更严重，故选项正确。故选D。
【例题11】充分燃烧1kg天然气和煤所产生CO2和SO2的质量如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．燃烧煤比燃烧天然气更容易导致酸雨
B．用天然气替代煤作燃料，有利于改善空气质量
C．等质量的天然气和煤，充分燃烧产生CO2的质量接近
D．天然气、煤都是重要的化石燃料，属于可再生能源
【答案】D
【解析】A．由于煤中常含有杂质硫，在燃烧时生成了二氧化硫，能形成酸雨；
B．由图示可知，提倡将煤改为天然气作燃料，可以减少二氧化硫的排放，有利于改善空气质量；
C．由图示信息可知，等质量的煤和天然气充分燃烧，产生CO2的量接近；
D．煤、天然气及石油等是重要的化石燃料，属于不可再生能源。　
【考点训练】
1.下列关于能量的说法不正确的是（ ）
A．化学变化中通常伴随能量的吸收或释放 B．绿色植物吸收太阳能进行光合作用
C．干电池工作时电能变为化学能 D．燃料燃烧时发生化学变化并放出热量
【答案】C
【解析】A、化学变化中通常伴随能量的吸收或释放，故A正确；B、通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成葡萄糖，同时释放氧的过程，绿色植物吸收太阳能进行光合作用，故B正确；C、干电池工作时化学能变为电能，故C错误；D、燃烧有新物质生成，属于化学变化，燃烧过程中发光、放热，故D正确。故选C。
2.下列属于化学能转化为其它能量的是（　　）
A． 化学电池 B． 电解水
C．水力发电 D．太阳能热水器
【答案】A
【解析】解：A、化学电池放电时是将化学能转化为电能，故选项符合题意。
B、电解水是将电能转化为化学能。故选项不符合题意。
C、水力发电是将势能转化为电能。故选项不符合题意。
D、太阳能供热是将太阳能转化为热能，故选项不符合题意。
故选：A。
3.石油主要是由碳、氢元素组成的（　　）
A．多种有机物的混合物 B．多种无机物的混合物
C．有机化合物 D．多种无机物和有机物的混合物
【答案】A。
【解析】石油中主要含有碳元素和氢元素，还含有少量的氮元素、硫元素、氧元素及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）等。属于多种有机物的混合物。
4.化学变化过程中往往伴随着吸热或放热现象，下列实验分析正确的是（　　）
A．图甲中生石灰与水反应容器上方出现白雾，说明反应吸热
B．图乙中铝箔剧烈燃烧，说明铝箔与氧气反应吸热
C．图丙中镁条与稀盐酸反应产生大量气泡，说明反应吸热
D．图丁中氢氧化钡和氯化铵反应后烧杯底部结冰，说明反应吸热
【答案】D。
【解析】A．图甲中生石灰与水反应容器上方出现白雾，说明反应放热，故错误；
B．铝箔在氧气中燃烧时放热反应，故错误；
C．镁与稀盐酸反应是放热反应，故错误；
D．图丁中氢氧化钡和氯化铵反应后烧杯底部结冰，说明反应吸热，故D正确
5.从环境保护角度考虑，下列燃料中最理想的是（　　）
A．煤气 B．酒精 C．汽油 D．氢气
【答案】D
【解析】氢气燃烧的产物是水，无污染，是最理想的燃料。故选D
6.科学合理地使用燃料，可有效地防止环境污染．下列关于燃料与燃烧的说法错误的是（　　）
A．石油分解后可得到汽油、煤油、柴油等一系列产品
B．把煤加工成蜂窝煤可使之燃烧更加充分
C．天然气是比煤、石油更加清洁的化石燃料
D．汽油中加入适量的乙醇可减少汽车尾气的污染
【答案】A
【解析】解：A、石油分馏后可得到汽油。煤油。柴油等一系列产品；从石油里提炼柴油、汽油、煤油的过程叫石油分馏，属于物理变化。因为它是根据不同的烯烃的沸点不同，然后蒸馏让它们分离开来。 而不是分解，分解属于化学变化；
C、由于天然气主要成分是甲烷，燃烧产物是二氧化碳和水，而煤、石油中含有硫、磷等物质，故天然气是B、把煤加工成蜂窝煤，增大了煤与氧气的接触面积，故可使之燃烧更加充分；
比煤、石油更加清洁的化石燃料；
D、汽油中加入适量的乙醇，因为乙醇燃烧后的产物是二氧化碳和水，故可减少汽车尾气的污染。故选：A。7.可燃冰被认为是21世纪的一种高效清洁能源。我国的可燃冰开采技术处于世界先进水平。可燃冰主要含有（　　）
A．氢气 B．一氧化碳 C．甲烷水合物 D．酒精
【答案】C
【解析】可燃冰主要成分是甲烷水合物，故选C
8.下列不属于新能源的是（　　）
煤 B、风能 C、太阳能 D、地热能
【答案】A
【解析】煤属于化石燃料。故A错误；风能、太阳能、地热能都属于新能源故选A
9.下列制取气体所用物质和装置均正确的是（　　）
A．制取CO2 B．制取氢气 C．制取氧气 D．制取CO2
【答案】C
【解析】A、碳酸钠和稀硫酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳易溶于水，不能用排水法收集，所以A不正确；
B、锌和稀盐酸反应生成氢气，氢气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，所以B不正确；
C、过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成氧气，氧气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，所以C正确；
D、稀盐酸和石灰石反应生成二氧化碳，二氧化碳的密度比空气大，应用向上排空气法收集，故D不正确
10.以下各装置能完成相应实验的是（　　）
A．装置①：用氯酸钾制氧气 B．装置②：由b进气收集O2或H2
C．装置③：制取氧气、氢气等气体 D．装置④：干燥，收集HCl气体
【答案】A
【解析】A、用氯酸钾制取氧气需要加热，通过装置①可以完成实验，故A正确；
B、氧气的密度比空气的大，所以可以通过b管进入，但是氢气的密度小于空气，所以应该通过a管进入集气瓶，故B错误；
C、装置③的长颈漏斗的下端没有伸入到液面以下，所以不能用该装置来制取气体，故C错误；
D、氯化氢气体为酸性气体，能够和碱石灰发生反应，故不能够用该装置来干燥氯化氢气体；故D错误。
11.被称之为“软电池”的纸质电池采用薄层纸片作为传导反应为：Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnO（OH），避免了传统电池所带来的污染问题。则下列说法正确的是（　　）
A．该反应中二氧化锰作催化剂 B．反应前后有三种氧化物，且常温下都为固体
C．其工作原理是将化学能转化为电能 D．反应中只有锌元素化合价发生了变化
【答案】C
【解析】A.二氧化锰是反应物，不是催化剂，故A错误；B.反应前后有三种氧化物分别是MnO2、H2O、ZnO，但是H2O是液体，故B错误；C.化学能转为电能，正确；D.锰元素化合价由+4价转变为+3价，故D错误，故选C
12.下列气体与空气混合后遇明火，可能发生爆炸的是（ ）
A稀有气体 B. 氧气 C.甲烷 D. 二氧化硫
【答案】C
【解析】A.稀有气体不具有可燃性，故A不可能发生爆炸；B.氧气是助燃性的气体，与空气混合不发生爆炸；C.甲烷是可燃性气体，与空气混合有可能发生爆炸；D.二氧化硫不可燃，故不可能发生爆炸，故选C
13.下列叙述中正确的是（ ）
①化学变化不但生成其他物质，而且还伴随着能量的变化 ②人类利用的能量都是通过化反应获得的③燃料作为重要的能源，对人类社会的发展非常重要 ④可燃物在任何条件燃烧都会发生爆炸
⑤化学反应过程中都会发生放热现象
A①③ B. ②③ C. ④⑤ D. ②⑤
【答案】A
【解析】①化学反应过程中一定伴随能量的变化，故①正确；②人类利用的能量大多是通过化学反应获得的，但不是全部，如太阳能，故②错误；③能源是这个世界不可缺少的资源，作为重要的能源，燃料对人类社会是非常重的，故③正确；④可燃物不一定会发生爆，可燃物在有限的空间内剧烈燃烧，才有可能爆炸，故④错误；⑤化学反应过程中不一定都放热，也有吸收热量的，如高锰酸钾受热分解就是吸收热量，故⑤错误；故选：A
14.下列叙述中、不正确的是（ ）
A. 通常状况下，很多物质能与氧气发生反应
B. 面粉厂飞扬的面粉小颗粒能与空气中的氧气混合，遇明火会发生爆炸
C. 物质和氧气反应，都会放出热量
D. 稻草长期堆放，可能会发生自燃现象
【答案】B
【解析】A、氧气化学性质比较活泼，通常状况下，很多物质能与氧气发生反应，故说法正确；B、面粉厂车间内飞扬的面粉与空气混合，遇明火可能会发生爆炸，故说法错误；C、物质和氧气反应，属于氧化反应都会放出热量故说法正确；D、稻草长期堆放会发生缓慢氧化，放出的热量达到着火点，就会发生自燃，故说法正确；所以B选项是正确的。
15.集气瓶（或广口瓶） 的用途广泛．对于下列所示实验中，其解释不正确的是（　　）
A．用于制取二氧化碳的发生装置 B．用于测量产生氧气体积的装置
用于干燥氨气的装置 D．用于排水法收集氢气的装置
【答案】C
【解析】A、集气瓶是用来制备气体，打开橡皮塞装入石灰石，稀盐酸从长颈漏斗加入，产生的气体从导管导出；
B、此操作是作为量气瓶，主要用于反应过程中测量生成的气体体积。先将集气瓶盛满水，并盖上带导管的双孔塞，氧气由左端进，水从右端导管排出至量筒中，根据排出水的体积等于待测气体的体积，即可得到产生氧气的体积；
C、此瓶是作为洗气瓶，可广泛用于除杂、气体的干燥及尾气处理。但是氨气和浓硫酸会发生反应生成硫酸铵，除掉了氨气，故该装置不能用于干燥氨气，即干燥气体时所选干燥剂不得与被干燥气体反应；
D、此瓶是用于收集气体，H2难溶于水，可以采用排水法收集。
16.氢气作为新能源有很多优点，制取与储存氢气是氢能源利用领域的研究热点。
I．制氢：铁酸锌（ZnFe2O4）可用于循环分解水制气，其反应可表示为：
6ZnFe2O4 6ZnO+4Fe3O4+O2↑； 3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑
（1）ZnFe2O4中Fe的化合价为　 　。
（2）该循环制氢中不断消耗的物质是　 　（填化学式），得到H2和O2的质量比为　 　（最简整数比）。Ⅱ．贮氢：合金Mg2Cu是一种潜在的贮氢材料，高温时在氩气保护下，由一定质量比的Mg、Cu单质熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢生成氢化物和另一种合金，其化学方程式为：2Mg2Cu+3H23MgH2+MgCu2
（3）熔炼制备Mg2Cu合金时，通入氩气的目的是　 　。
（4）氢化物MgH2与水反应生成一种碱，并释放出H2，其化学反应方程式为　 　。（5）24gMg2Cu完全吸氢后所得混合物与过量盐酸反应，放出H2的质量为　 　g。
【答案】：+3。H2O；1：8；防止金属被氧化。MgH2+2H2O＝Mg（OH）2↓+2H2↑；1.4
【解析】（1）ZnFe2O4中锌的化合价为+2价，氧元素的化合价为﹣2，设Fe的化合价为x，则有（+2）+2x+（﹣2）×4＝0，x＝+3，故填：+3。
（2）该循环制氢中不断消耗的物质是水，其化学式为H2O，由题干信息6ZnFe2O4 6ZnO+4Fe3O4+O2↑； 3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑可知，得到H2和O2的质量比为4：32＝1：8．故填：H2O；1：8；
（3）熔炼制备Mg2Cu合金时，通入氩气可以起到保护作用，防止金属被氧化，故填：防止金属被氧化。
（4）氢化物MgH2与水反应生成氢氧化镁，并释放出H2． 其化学反应方程式为 MgH2+2H2O＝Mg（OH）2↓+2H2↑．故填：MgH2+2H2O＝Mg（OH）2↓+2H2↑；
（5）24g Mg2Cu完全吸氢后所得混合物与过量盐酸反应，其中的氢化镁与水反应生成氢氧化镁和氢气，MgCu2中只有镁与盐酸反应产生氢气，设生成MgH2的质量为x，生成MgCu2的质量为y，则：
2Mg2Cu+3H23MgH2+MgCu2
224 78 152
22.4g x y
224：78＝22.4g：x，x＝7.8g
224：152＝22.4g：y，y＝15.2g
设与水反应生成氢气的质量为z。
MgH2+2H2O＝Mg（OH）2↓+2H2↑
26 4
7.8g z
26：4＝7.8g：z， z＝1.2g
15.2gMgCu2含有镁的质量为：15.2g100%＝2.4g
设2.4g镁与盐酸反应生成氢气的质量为m
Mg+2HCl═MgCl2+H2↑
24 2
2.4g m
24：2＝2.4g：m，m＝0.2g
故生成氢气的质量为：1.2g+0.2g＝1.4g 故填：1.4。
17.如图1是实验室制取气体的部分装置，请回答下列问题：
（1）写出仪器a的名称 。
（2）氢气是最理想的燃料。通常状况下，氢气密度比空气小，难溶于水。欣悦同学用锌粒与盐酸反应制取氢气，选择的装置组合是 （填字母），该发生装置的优点是 ，若用F装置排空气法收集氢气，气体应从 端进入（填b或c）。
【提出问题】①导出的气体除H2外，还有哪些气体？
②氢气具有可燃性外，还具有什么化学性质？
【设计实验方案】欣悦同学按如图2装置进行实验（假设每个装置中气体都完全反应或吸收）。
【实验现象和结论】
实验现象 实验结论
甲装置中的白色固体变成蓝色 气体中有H2O
乙装置中产生 气体中有HCl
丁装置中玻璃管内红色粉末变成黑色、戊装置中白色固体变成蓝色 H2能与Fe2O3反应 丁装置中玻璃管内反应的化学方程式 为
【交流总结】
①根据丁装置中实验现象，说明氢气具有 性。
②丁装置加热前通入H2的目的是 　。
【答案】（1）集气瓶（2）BC或BD 可以使反应随时发生，随时停止 c
【实验现象和结论】白色沉淀 3H2+Fe2O32Fe+3H2O
【交流总结】①还原②排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸
（1）仪器a是集气瓶
（2）用锌粒和盐酸反应属于固液常温型，所以选择装置B，该装置可以控制反应的开始和停止；氢气难溶于水且不与水反应，可用排水法收集；氢气密度小于空气且不与空气成分反应，可用向上排空气法收集；用F张志收集氢气时，氢气应短管进入。
【实验现象和结论】若气体中含有HCl，氯化氢溶于水则为盐酸，盐酸能与硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀和硝酸，也就是乙装置中产生了白色沉淀；故填：白色沉淀；
丁装置中玻璃管内红色粉末变成黑色说明氧化铁转化为了铁；戊装置中白色固体变成蓝色说明生成了水，也就是在加热的条件下，氢气与氧化铁反应生成铁和水；故填：3H2+Fe2O32Fe+3H2O；
【交流总结】①根据丁装置中实验现象可知，氢气能够夺取氧化铁中的氧元素，将其转化为铁，这说明了氢气具有还原性；故填：还原；
②氢气具有可燃性，丁装置加热前通入H2的目的是排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸；故填：排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸。
【培优训练】
1.我国化学家研究出一种新型催化剂，在太阳光照射下实现了水的高效分解，该反应过程的微观示意图如下，下列说法不正确的是（ ）
A．表示的物质是由氢元素和氧元素组成
B．反应Ⅰ的化学反应方程式为2H2OH2O2+ H2↑
C．反应Ⅱ中反应前后原子的种类和数目均改变
D．该成果对氢能源的推广应用有重要的实践意义
【答案】B
【解析】A．由分子结构模型可知，表示的物质是水，水是由两种元素组成的，且其中一种元素是氧元素，属于氧化物，故A选项说法正确；
B．由微观反应示意图可知，反应I的化学方程式为2H2OH2O2+ H2↑，故B选项说法错误；
C．由质量守恒定律可知，反应II中，反应前后原子的种类和数目均不变，故C选项说法正确；
D．该反应在催化剂的作用下可由水制备出氢气，对氢能源的推广应用有重要的实践意义，故D选项正确。2.如图是某空间站能量转化系统部分示意图，其中燃料电池中的反应是2H2+O2═2H2O．下列有关说法不正确的是（　　）
A．含氢的物质在此过程中没有发生化学变化 B．燃料电池系统将化学能转化为电能
C．水的分解反应需要吸收能量；氢气使用前要检验其纯度 D．该能量转化系统中的水可以循环使用
【答案】A。
【解析】A、此转化过程中含氢的物质是水和氢气，水发生了分解的化学变化，氢气和氧气反应生成了水也是化学变化，故可知含H的物质在此过程中发生化学变化；
B、由图示的过程可知水电解系统实现由电能到化学能的转化，燃料电池系统实现由化学能到电能的转化；故说法正确；
C、由图示可知水的分解系统需要光电转换器提供的能量，所以水的分解反应需要吸收能量；所有易燃的气体，使用此气体前一定检验纯度；故说法正确；
D、由转化图可知，该系统中水既可分解也可生成，是可以循环使用的；故说法正确。
3.2020年10月，我国建成全球首套千吨级液态太阳燃料合成示范装置，其原理是：①利用太阳能光伏发电，②电解水获得H2，③H2与CO2反应合成绿色液态燃料CH3OH。下列有关说法错误的是（　　）
太阳能是不可再生能源
H2是理想的清洁、高能燃料
电解水反应属于分解反应
D．该装置能捕获并资源化利用CO2
【答案】A
【解析】A、太阳能是可再生能源，A错误。
B、H2燃烧生成水热值高、无污染，是理想的清洁、高能燃料，B正确。
C、电解水生成氢气和氧气，一变多属于分解反应，C正确。
D、该装置能捕获并资源化利用CO2，生成CH3OH，D正确。故选：A。
4.家庭用煤经过从“煤球”到“蜂窝煤”的变化，其目的是（ ）
A．增大可燃物的热值 B．提高可燃物的着火点
C．提高空气中氧气的含量 D．增大可燃物与空气的接触面积
【答案】D
【解析】煤经过从“煤球”到“蜂窝煤”的变化，其目的是D增大可燃物与空气的接触面积。
5.化学在保证人类生存并不断提高生活质量方面起着重要的作用，利用化学综合应用自然资源，以使人类生活得更加美好。目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油、天然气等。煤的综合利用如图所示：
已知高炉内发生的主要化学反应如下：
C+O2CO2 C+CO22CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
（1）将煤隔绝空气加强热的过程是 变化。
（2）粗氨水经提纯后可用作化肥，是因为含有植物所需的 （填元素符号）。
（3）焦炭常作为炼铁工业的原料，请你分析焦炭在炼铁过程中的作用 。
【答案】（1）化学；（2）N；（3）燃烧提供热量；提供还原剂一氧化碳。
【解析】（1)由题干信息可知，将煤隔绝空气加强热的过程生成了新物质，发生的属于化学变化；故填：化学；（2)粗氨水中含有植物所需的氮元素，所以粗氨水经提纯后可用作化肥，故填：N;（3)焦炭在炼铁过程中的主要作用是燃烧放出热量，提供炼铁所需的热量；在高温的条件下将二氧化碳还原为一氧化碳，提供炼铁的还原剂；故填：燃烧提供热量；提供还原剂一氧化碳。要想解答好这类题目，要理解和熟记化石燃料及其综合利用，以及与之相关的知识等。
6.合理利用化石燃料资源，是人类不断探索的课题。某城市家用燃料的使用经历了如图所示的过程，并将逐步向理想燃料发展。
（注：括号中的物质是对应燃料的主要成分）
（1）CH4、C3H8两种物质中，氢元素的质量分数较大的是 （填化学式）。
（2）倡导“家用燃料低碳化”的意义是 。
（3）一定条件下，仅用一个置换反应即可制得CO和H2，反应的化学方程式为 。
（4）随着全球能源使用量的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。请提出一个缓解能源危机的设想： 。
【答案】（1）CH4；（2）缓解温室效应；（3）C+H2OCO+H2；（4）开发使用新能源。
【解析】（1)CH4中氢元素的质量分数是：1x4x100%=25%:C3H8中氢元素的质量分数：（2)
“低碳生活”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少二氧化碳的排放，倡导“家用燃料低碳化”的意义是缓解温室效应、减少煤炭、石油等高碳能源消耗（3)由一种单质和化合物反应生成了另一种单质和另一种化合物，属于置换反应，一定条件下，仅用置换反应即可制得，反应的化学方程式位或（4）（4)随着全球能使用量的堆长，化不燃科等不可再生径围共日总格局：为缓解能理机。可在这些方面做出积根的野力，开发新借源，赶制节能产品，要商化学能的转化效率等。
7.为防止全球变暖，我国承诺在2060年要实现“碳中和”。减少化石燃料的使用，开发利用氢能，下图是利用太阳能制氢的示意图
(1)上图实现了能量之间的相互转化，其中电解水的过程是由电能转化为_______(填“化学能”或“热能”)。
(2)从微观的角度讲，每2个水分子分解，会产生_______个氢气分子。
(3)H2与CO2在一定条件下反应，生成CH3OH(甲醇)和H2O，该反应_______(填“属于”或“不属于”)置换反应。(4)上图中能够循环使用的物质是_______(填化学式)。
【答案】化学能 2 不属于 H2
【解析】（1）电解水的过程是电能转化为化学能，因为水分解成氢气和氧气是非自发过程,需要外界补充能量,即电能,这部分能量主要储存在产物——氢气和氧气中，即它们的化学能；
（2）从微观上讲，水通电时，每2个水分子可分解为2个氢气分子；
（3）H2与CO2在一定条件下反应，生成CH3OH(甲醇)和H2O，置换反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应，该反应不属于置换反应；
（4）上图中能够循环使用的物质是H2。故答案为：①化学能；②2；③不属于；④H2。
8.诗人陆游的笔记中记载“书灯勿用铜盏，想瓷盏最省油，蜀中有夹瓷盏…可省油之半”“一端作小窍，注清冷水于其中，每夕一易之”，夹瓷盏被称为省油灯，用棉绳做炷（灯芯），上层盏盛油，下层盏盛水。其结构示意图如图。
（1）图中属于可燃物的是_________和_________，这是燃烧的_________个条件之一。
（2）省油灯的原理是：油燃烧___________，上层内盏油温___________，下层盏内水吸热，减少油的___________，以达到省油的目的。
（3）“注清冷水于其中，每夕一易之”说明下层盏中的水不断减少。对该现象的微观解释正确的是___________（多选，填字母序号）。
a．水分子受热分解 b．水分子不断运动
c．水分子间隔变大 d．水分子数目减少
【答案】（1）炷 油 三 （2）放热 升高 蒸发
（3）bcd
【解析】（1）燃烧三要素：可燃物、氧气、温度达到着火点，图中属于可燃物的是炷和油，这是燃烧的三个条件之一，故填：炷；油；三。
（2）油燃烧放热，上层内盏油温升高，下层盏内水吸热，可以减少油的蒸发，以达到省油目的，故填：放热；升高；蒸发。
（3）下层盏中的水不断减少，是因为水受热，水分子间隔变大，水分子不断运动，运动加快，跑到了外界，故下层盏中的水不断减少，故选：bcd。
9.“加氢几分钟，畅行数百里”，这是2021上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池（如图所示）。电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B，形成电流。
（1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为______能。
（2）氢气是氢燃料电池的原料，可以在用电低谷时，利用电网多余电能电解水来制取。已知1.2kg氢气大约可供某款氢能源汽车行驶100km，请根据化学方程式计算，制取1.2kg氢气至少需要电解多少质量的水______。
（3）氢燃料电池工作时，通过电动机的电流方向是：______。
（4）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是______。
A．水力发电制氢 B．太阳能发电制氢 C．火力发电制氢 D．核能发电制氢
【答案】（1）电 （2）10.8kg （3）B到A （4）ABD
【解析】（1）电池是将化学能转化为电能的装置，故氢燃料电池是将化学能直接转化为电能，故填：电；（2）解：设制取1.2kg氢气需要电解水的质量为x
2H2O2H2↑+O2↑
36 4
X 1.2kg ＝ x＝10.8kg
答：需要电解水的质量为10.8kg。
（3）由题目信息电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B，形成电流，而电流的方向与电子的流向相反，故电动机内电流从B极到A极，故填：B到A；
（4）在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢，；
A、水力发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢；
B、太阳能属于清洁能源，太阳能发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢；
C、火力发电，燃烧化石燃料，排放二氧化碳，不能制得绿氢；
D、核能发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢；故选：ABD。
综合拔尖
1.碳元素是组成许多物质的基本元素．
（1）甲烷（CH4）是一种清洁能源，在甲烷中碳、氢元素质量比　 　，写出甲烷完全燃烧的化学方程式　 　．
（2）分析下表，与煤相比，用天然气作燃料的优点有　 　．
1g物质完全燃烧
产生二氧化碳的质量/g 放出的热量/kJ
甲烷 2.75 56
碳 3.67 32
（3）为提高煤的利用率，可将其转化为可燃性气体，该反应的微观示意图如图，则生成物的分子个数比为　 ．
（4）化石燃料主要包括煤、　 　和天然气．
（5）很多天然矿石中含有碳元素，菱锰矿的主要成分是碳酸锰（MnCO3），其中锰元素的化合价为　 　．
（6）液态二氧化碳可用于扑救档案室发生火灾，下列说法正确的是　 　（填字母序号）．
A、液态二氧化碳汽化后不会污染档案
B、二氧化碳可覆盖在可燃物表面，隔绝空气
C、液态二氧化碳汽化时吸热，降低可燃物的着火点．
【答案】（1）3：1 CH4+2O2CO2+2H2O（2）等质量的天然气和煤完全燃烧，天然气燃烧产生二氧化碳的质量小于煤，放出的热量高于煤．（3）1：1（4）石油（5）+2（6）AB
【解析】（1）CH4中碳、氢元素的质量比为12：（1×4）＝3：1；甲烷燃烧的方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O；（2）由表中数据可知，与煤相比，用天然气作燃料的优点有：等质量的天然气和煤完全燃烧，天然气燃烧产生二氧化碳的质量小于煤，放出的热量高于煤；
（3）由反应的微观示意图及质量守恒定律可知，该图示中一个碳原子与一个水分子反应，生成了一个易氧化碳分子和一个氢分子，所以，该反应生成物的分子个数比为1：1．
（4）化石燃料主要包括煤、石油和天然气；
（5）设锰元素的化合价为x，则有：x+（+4）+（﹣2）×3＝0，x＝+2；
（6）A．液态二氧化碳气化后不会污染档案资料，故A正确；
B．二氧化碳的密度比空气的密度大，可覆盖在燃烧物表面，隔绝空气，从而起到灭火的目的，故B正确；C．液态二氧化碳气化时吸热，降低温度使其达到可燃物的着火点以下，但不能降低可燃物的着火点，故C错误．
2.如图表示南京市家用燃料使用的发展历程（括号内表示主要成分），结合所学知识回答下列问题．
（1）上述燃料的使用都能产生 　（填化学式），导致温室效应增强．如果？处是氢气，请说出氢气目前还不能作为燃料被广泛应用的一条原因　 　．
（2）丙烷燃烧的微观示意图如图所示：
该反应前后不变的粒子是　 　（填化学符号）；反应的化学方程式为　 　．
（3）已知在相同的温度和压强下，相同体积的气体具有相同的分子数．20L天然气（CH4）充分燃烧消耗O2的体积可能是　 　．
A．10L B．15L C．40L D．50L
【答案】（1）CO2；制取成本高或储存和运输困难等．（2）C、H、O（3）C
【解析】（1）料燃烧生成二氧化碳，导致温室效应增强；由于其制取成本高和贮存困难，作为燃料还不能广泛应用；
（2）化学反应前后原子的种类和数目不变，该反应前后不变的粒子是C、H、O；丙烷燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C3H8+5O23CO2+4H2O；
（3）天然气的主要成分是甲烷，燃烧的化学方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O；微观上可表示点燃条件下，每1个甲烷分子和2个氧气分子反应生成1个二氧化碳分子和2个水分子，即参加反应的甲烷分子和氧分子的个数比为1：2；在相同的温度和压强下，相同体积的气体具有相同的分子数，则20L天然气（CH4）充分燃烧消耗O2的体积可能是40L．
3.新能源汽车已经走进了我们的生活。我国新能源汽车发展迅速，未来可期。与传统汽车使用化石燃料不同，新能源汽车的能量来源更加多元化。
电动汽车电池能为电动汽车提供动力，几类电池的部分性能指标如图1所示。其中能量密度表示单位体积的电池所具有的能量。
氢内燃车氢内燃车以氢气为燃料，不排放任何污染物。氢气可通过电解水（原理如图2）等多种方式获得。据测算，1kg氢气完全燃烧可释放1.43×105kJ的热量，lkg汽油完全燃烧可释放4.6×104kJ的热量。
乙醇汽车乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇是可再生能源，可以通过发酵甘蔗、玉米等农作物或发酵粮食收割后剩余的秸秆大量提取。
依据以上文章内容回答下列问题：
（l）下列说法正确的是 （填序号）。
A．依据图1可知，提供相同能量时，铝空电池的体积最小
B．图2中，A口产生的气体为氢气
C．农业大国盛产甘蔗和玉米，有利于推广乙醇汽车
（2）依据图1，锂电池优于镍氢电池的性能指标是 。
（3）依据测算数据可知，氢内燃车与汽油车相比的优势是 。
（4）图3是制取与贮存氢气的一种方法。
①ZnFe2O4在循环制氢体系的总反应中起 作用，其中铁元素的化合价为 。
②反应③的化学方程式为 。
【答案】（1）AC；（2）能量密度大；（3）热值高；（4）①催化；+3；②3H2+2Mg2Cu 3MgH2+MgCu2。
【解析】（1)A.根据左图可知，铝空电池能量密度最大，提供相同能量时，铝空电池的体积最小，
故A正确：B.右图为电解水原理示意图，左边放电产生02,故B错误：C. 乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇是可再生能源，可以通过发酵甘蔗、玉米等农作物，或发酵粮食收割后剩余的秸秆大量提取，故盛产甘蔗和玉米的农业大国，有利于推广乙醇汽车，故C正确：（2)依据左图可知，锂电池优于镍氢电池的性能指标是能量密度：故答案为：能量密度：
（3)根据题目给定的信息得出：相同质量的氢气完全燃烧放出的热量比汽油多
（4)ZnFe,0,在整个循环体系中既有消耗又有产生，所以是催化剂，所以未催化作用，根据
化合物中元素化合价代数和为零的原则，求出为：＋3故答案为：（1)AC (2)能量密度大（3)相同质量的氢气完全燃烧放出的热量比汽油多（4)①催化作用 +3 ②3H2+2Mg2Cu 3MgH2+MgCu2
4.化学在防治大气污染和水污染方面发挥了重要作用，使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展。
（1）为从源头消除污染，生产、生活中要选择对环境影响小的燃料，已知充分燃烧1kg天然气和煤所产生的CO2和SO2气体的质量如图所示，则______燃烧产生的气体更易导致酸雨．
（2）某火力发电厂为了防止环境污染，需将废气中的二氧化硫进行处理，其发生的主要反应为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2，若100g废气中含有1.6g二氧化硫，则处理1000g这种废气需含碳酸钙80%的石灰石______g．
（3）某工厂以流量10L/s（升/秒）排出含硫酸9.8%的工业废水，现向该废水中排入含氢氧化钠2%的工业废水，与硫酸反应后再排出，要使处理后的废水呈中性，则含氢氧化钠2%的工业废水的流量应为______L/s（上述含酸废水和含碱废水的密度均近似为1g/cm3）。
【答案】（1）煤（2）31.25（3）40
【解析】（1）由图中可以看出，燃烧1kg天然气和煤所产生的二氧化碳质量相当，而燃烧1kg天然气和煤所产生的二氧化硫相差很大，燃烧1kg煤时产生的二氧化硫比燃烧1kg天然气时多很多，所以燃烧煤时产生的气体更易导致酸雨．故填：煤。（2）需处理的1000废气中含二氧化硫的质量为1000g×1.6g/100g=16g
设处理这些二氧化硫需碳酸钙的质量为x
2CaCO3+ 2SO2+ O2=2CaSO4+2CO2
200 128
x 16g 解得x=25g 所以需含碳酸钙80％的石灰石的质量为25g÷80％=31.25g
（3）用氢氧化钠溶液处理含硫酸的废水至中性，说明加入的氢氧化钠恰好与废水的硫酸完全反应。
以一秒钟的流量计算，含酸废水的质量为10L×1000mL/L×1g/mL=10000g,其中硫酸的质量为10000g×9.8％=980g，设中和980g硫酸需氢氧化钠的质量为x。
H2SO4 + 2NaOH == Na2SO4 + 2H2O
98 80
980 x
解得：x=800g
所以需2％氢氧化钠溶液的质量为800g÷2％=40000g
氢氧化钠溶液的体积为40000g÷1g/mL÷1000mL/L=40L
即含氢氧化钠的废液的流量应该为40L/s；
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