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        能源的綜合利用

        2020-09-10 07:22:44楊敏
        關(guān)鍵詞:氧化鎳化學(xué)能燃料電池

        楊敏

        壯壯的錯(cuò)題1

        壯壯:楊老師,下面這道題每個(gè)選項(xiàng)我都不太理解,不知從哪里找到解題依據(jù),請(qǐng)老師幫我梳理下。

        【題1】(2019·江蘇·淮安)“化學(xué)鏈燃燒”技術(shù)是目前能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。氧化鎳(NiO)作載氧體的“化學(xué)鏈燃燒”過程如圖1所示,相比直接燃燒甲烷,對(duì)該技術(shù)的評(píng)價(jià)錯(cuò)誤的是( )。

        A. 能量損耗少、利用率高

        B. 較安全,減少爆炸風(fēng)險(xiǎn)

        C. 消耗等質(zhì)量甲烷,參加反應(yīng)的氧氣較少

        D. 有利于分離和回收較純凈的二氧化碳

        楊老師:由圖可知,空氣反應(yīng)器中鎳與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鎳,燃燒反應(yīng)器中氧化鎳與甲烷反應(yīng)生成水、二氧化碳和鎳。氧化鎳作為載氧體,其中氧元素的含量比空氣中氧氣的含量大,故甲烷燃燒迅速,能量損耗少,利用率高,即A正確;氧氣和甲烷沒有直接接觸,沒有形成混合氣體,不會(huì)發(fā)生爆炸,故B正確;根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,消耗等質(zhì)量甲烷,生成的二氧化碳和水的質(zhì)量不變,參加反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量也不變,故C錯(cuò)誤;反應(yīng)生成的氣體冷卻后,水變成液體,剩下的氣體主要是二氧化碳,故有利于分離和回收較純凈的二氧化碳,即D正確。所以本題選C。

        【檢測(cè)1】天然氣(主要成分為CH4)完全燃燒的化學(xué)方程式為;某種燃?xì)庠畹娜剂嫌伤簹猓–O和H2的混合氣體)改為天然氣后,灶具的進(jìn)風(fēng)口應(yīng) (填“改大”“改小”或“不變”)。

        答案:CH4 + 2O2 [? ? ?點(diǎn)燃? ? ?] CO2 + 2H2O 改大

        壯壯的錯(cuò)題2

        壯壯:楊老師,下面這題的答案是B,可我不明白為什么是B。

        【題2】(2019·四川·內(nèi)江)如圖2所示,科學(xué)家提出一種最經(jīng)濟(jì)最理想的獲得氫能源的循環(huán)體系,下列說法不正確的是( )。

        A. 氫氣作燃料的優(yōu)點(diǎn)是燃燒熱值高,產(chǎn)物無污染

        B. 在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng):2H2O [? ? ?通電? ? ?] 2H2↑+O2↑

        C. 燃料電池可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

        D. 光照條件下分解水,亟待解決的問題是尋找合適的催化劑

        楊老師:氫氣作燃料,其燃燒熱值高,又因?yàn)槿紵a(chǎn)物只有水,無污染,故A正確;由圖可知,該循環(huán)體系中水生成氫氣和氧氣的反應(yīng)條件為光催化劑和光照,不是通電分解,故B錯(cuò)誤;燃料電池是一種化學(xué)電池,化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,故C正確;現(xiàn)在氫能源作為人類理想的能源,大量使用還需要解決合適的光照條件下分解水的催化劑、運(yùn)輸和貯存問題,故D正確。所以本題選B。

        【檢測(cè)2】利用核能將水分解制取氫氣是目前正在研究的課題。如圖3所示是其中的一種流程,其中用了過量的碘,請(qǐng)回答下列問題。

        [O2] [反應(yīng)②][SO2+H2O][含H2SO4][900℃][核能][100~120℃][反應(yīng)①][水][含HI和I2][I2和H2O][分離

        HI、I2、H2O

        ][HI][450℃][H2][反應(yīng)③][I2][圖3]

        (1)請(qǐng)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式:,用該法制取氫氣最大的優(yōu)點(diǎn)是 。

        (2)有人認(rèn)為目前利用氫氣作為能源不太現(xiàn)實(shí),請(qǐng)問你認(rèn)為是否現(xiàn)實(shí)?(填“不現(xiàn)實(shí)”或“現(xiàn)實(shí)”),說明能夠支持你的觀點(diǎn)的兩條理由: ; 。

        答案:(1)SO2 + I2 + 2H2O [? 100~120℃? ] H2SO4 + 2HI SO2和I2循環(huán)使用,避免了污染環(huán)境 (2)不現(xiàn)實(shí) 現(xiàn)有制取氫氣的方法成本太高 氫氣的運(yùn)輸和貯存困難

        壯壯的錯(cuò)題3

        壯壯:楊老師,下面這題我一點(diǎn)思路都沒有,請(qǐng)老師幫我講解一下。

        【題3】燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能不經(jīng)過熱能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。例如甲醇燃料電池是由甲醇(CH3OH)、氧氣和強(qiáng)堿溶液組成的新型燃料電池,可用作手機(jī)電池,該電池在充、放電時(shí)的反應(yīng)方程式為:2CH3OH + 3O2 + 4NaOH [? ? ?放電? ? ?] 2Na2CO3 + 6H2O;2Na2CO3 + 6H2O [? ? ?充電? ? ?] 2CH3OH + 3O2↑+ 4NaOH。則下列有關(guān)甲醇燃料電池的說法中錯(cuò)誤的是( )。

        A. 等量的甲醇通過燃料電池釋放的電能比其通過火力發(fā)電產(chǎn)生的電能多

        B. 該電池放電過程中,既有氧化反應(yīng),又有燃燒的現(xiàn)象

        C. 該電池放電過程中,NaOH溶液既可增強(qiáng)導(dǎo)電性,又有利于碳元素轉(zhuǎn)化為碳酸鹽

        D. 該電池充電過程中,電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,溶液的堿性增強(qiáng)

        楊老師:由“燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能不經(jīng)過熱能而直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置”可知,等量的甲醇通過燃料電池釋放的電能比其通過火力發(fā)電產(chǎn)生的電能多,因?yàn)榛鹆Πl(fā)電會(huì)有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能而損失,故A正確;該電池放電過程中有氧氣參加反應(yīng),屬于氧化反應(yīng),但沒有燃燒現(xiàn)象,如果有燃燒現(xiàn)象,則部分化學(xué)能會(huì)轉(zhuǎn)變成熱能而損失,故B錯(cuò)誤;根據(jù)放電反應(yīng)方程式可知,氫氧化鈉溶液中有自由移動(dòng)的離子,增加溶液的導(dǎo)電性,且氫氧化鈉參與反應(yīng),利于碳元素轉(zhuǎn)化為碳酸鹽,故C正確;根據(jù)充電反應(yīng)方程式可知,有強(qiáng)堿氫氧化鈉生成,因此該電池充電過程中,電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,溶液的堿性增強(qiáng),故D正確。所以本題選B。

        【檢測(cè)3】對(duì)于化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的說法不正確的是( )。

        A. 肯定發(fā)生了化學(xué)變化? ? ? ? B. 實(shí)際上化學(xué)能不可能100%轉(zhuǎn)變成電能

        C. 電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能? D. 電能不可以轉(zhuǎn)變成化學(xué)能

        答案:D

        (作者單位:江蘇省興化市楚水初級(jí)中學(xué))

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