2018届一轮复习鲁科版合理利用化学能源学案

2018届一轮复习鲁科版合理利用化学能源学案

课题1电池探秘 ‎1．以铜锌原电池为例理解原电池的工作原理。(重难点)‎ ‎2．认识电池的构成条件，掌握原电池正负极的判断方法。(重点)‎ ‎3．学会应用所学知识分析出生活中所使用的各种电池。(难点)‎ 电池是怎样工作的 ‎1.原电池的定义 将化学能转化为电能的装置。‎ ‎2．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)‎ ‎(1)工作原理 锌片失去电子，电子经导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片上得到电子被还原成氢原子，继而结合成氢分子在铜片上放出。‎ ‎(2)电极名称 负极：电子流出的电极。(发生氧化反应的一极)‎ 正极：电子流入的电极。(发生还原反应的一极)‎ ‎(3)电极反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋‎ 正极：2H＋＋2e－===H2↑‎ 总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑‎ ‎3．原电池的构成条件 ‎(1)两个活泼性不同的电极(或金属与导电的非金属)‎ ‎①负极：活泼性强、失去电子发生氧化反应。‎ ‎②正极：活泼性弱、得到电子发生还原反应。‎ ‎(2)两电极插入同一电解质溶液中。‎ ‎(3)形成闭合回路。‎ ‎(4)能自发地发生氧化还原反应。‎ ‎4．实质 原电池产生电流的实质，是发生了氧化还原反应。电子由负极流向正极产生电流。‎ ‎5．实际应用 纽扣电池及工作原理 总反应式：H2O＋Zn＋HgO===Zn(OH)2＋Hg ‎1．将锌片、铜片用导线连接插入乙醇中能形成原电池吗，为什么？‎ ‎【提示】　不能。因为乙醇是非电解质，不导电，所以不能形成原电池。‎ 认识几种电池 ‎1.几种电池比较 电池种类 工作原理 利弊 锌锰 干电池 锌筒做负极，失电子被氧化 碳棒与顶端的金属帽相连做正极，电池内部的MnO2‎ ‎①使用时锌筒逐渐消耗，引起电解质渗漏 ‎②电压不断下降 得电子被还原 ‎，不能提供稳定电压 铅酸 蓄电池 铅做负极，PbO2做正极，发生反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，充电时PbSO4转变为Pb和PbO2‎ ‎①可通过检查硫酸溶液的密度确定是否应该充电 ‎②这类电池充、放电方便，稳定性强，但体积大，使用不方便，且寿命较短 燃料 电池(以 氢氧燃 料电池 为例)‎ 在负极消耗燃料H2，在正极消耗O2，反应为2H2＋O2===2H2O ‎①可以不间断地输入燃料和氧化剂，输出电极反应产物 ‎②化学能直接转化为电能，能量转换率高而且工作寿命长，能够大功率连续供电，无噪声，无污染 ‎2．废旧电池污染的治理 ‎(1)废旧电池必须回收。‎ ‎(2)开发使用无污染或污染小的新型电池，如太阳能电池。‎ ‎2．是不是所有的电池负极都参与原电池反应？‎ ‎【提示】　不一定。燃料电池中两电极都不参加反应。通入燃料的电极是负极，燃料失去电子被氧化，发生氧化反应；通入氧化剂的电极是正极，氧化剂得到电子被还原，发生还原反应。氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等都是这类电池。‎ 原电池的工作原理与正负极的判断 ‎【问题导思】　‎ ‎①你能用图示表示原电池的工作原理吗？‎ ‎②原电池正负极的判断依据有哪些？‎ ‎【提示】　①如下图所示 ‎②原电池正负极的判断依据有：a.电极材料　b．电流或电子流动方向　c．电解质溶液离子移动方向　d．反应类型　e．反应现象 ‎1．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)‎ ‎2．原电池正负极的判断 ‎(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。‎ 在特殊情况下，正负极的判断还要考虑电解质溶液的性质。如(－)Al|NaOH(aq)|Mg(＋)原电池中Al做负极，在强碱性条件下，Al比Mg活泼。‎ ‎(2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路上，电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。‎ ‎(3)根据原电池里电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。‎ ‎(4)根据原电池两极发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。‎ ‎(5)依据现象判断。一般溶解的一极为负极，增重或者有气体放出的一极为正极。燃料电池除外。‎ ‎1．在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。‎ ‎2．电子只流经外电路，流向为：负极→导线→正极。‎ ‎3．电流方向与电子流向相反。‎ ‎4．只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池。‎ ‎　下列有关原电池的说法中，正确的是(　　)‎ A．在正极上发生氧化反应 B．化学性质较活泼的金属为负极 C．正极是电子流出的极 D．是由电能转化为化学能的装置 ‎【解析】　‎ 原电池是化学能转化为电能的装置。在原电池工作时，较活泼的负极失电子被氧化，即电子流出；较不活泼的正极上得电子发生还原反应，即电子流入。‎ ‎【答案】　B 判断原电池正负极时，不要盲目的根据活泼金属做负极去判断，必要时应根据正负极上发生的反应进行判断。‎ ‎1．如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(　　)‎ A．外电路的电流方向为X→外电路→Y B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y ‎【解析】　外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反。X极失电子，做负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe。‎ ‎【答案】　D 原电池工作原理的应用 ‎【问题导思】　‎ ‎①原电池的工作原理有哪些应用？‎ ‎②利用原电池工作原理保护金属时，被保护金属作原电池的哪一极？‎ ‎【提示】　①原电池工作原理可用于：a.加快化学反应速率　b．比较金属的活泼性　c．用于金属的防护 ‎②原电池工作时，正极金属被保护，所以被保护金属做原电池的正极。‎ ‎1．加快化学反应速率 理论上，氧化还原反应均可设计成原电池，因有电流产生，加快了电子的转移，从而加快了化学反应速率，如：实验室利用Zn与稀硫酸反应制取H2时，稀硫酸中滴入几滴CuSO4溶液，置换出的单质铜与锌形成原电池从而加快了H2的逸出。‎ ‎2．比较金属的活泼性 根据溶解(或质量减轻)的为负极，质量增加(或产生气泡)的为正极，结合负极活泼性>正极活泼性，便可作出结论。‎ ‎3．用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可将其与锌块相连接，使锌作原电池的负极。‎ ‎4．制作化学电源 理论上，任何放热的氧化还原反应均可设计成原电池。如生活中常见的锌锰干电池、铅蓄电池、各种手机电池及燃料电池等，都是根据原电池原理制作而成的化学电源。‎ ‎　(2012·全国大纲卷)①②③④ 四种金属片两两相连浸入稀H2SO4中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)‎ A．①③②④ B．①③④②‎ C．③④②① D．③①②④‎ ‎【解析】　由题意知：①②相连时，外电路电流从②流向①，则①大于②；①③相连时③为正极，则①大于③；②④相连时，②有气泡逸出，则④大于②；③④相连时，③的质量减少，则③大于④。答案：①③④②。‎ ‎【答案】　B ‎2．100 mL浓度为2 mol·L－1‎ 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(　　)‎ A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量NaCl溶液 ‎【解析】　A项中[H＋]增大，反应速率加快。n(H＋)增大，生成氢气的总量增大。B项中Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，Cu、Zn在盐酸中形成原电池，反应速率加快。本来锌是过量的，有少量Zn被Cu2＋氧化并不影响生成氢气的总量。C、D两项中[H＋]均减小，n(H＋)未变，反应速率降低，生成氢气的总量不变。‎ ‎【答案】　B ‎1．由锌片、铁片、铜片、银片和稀硫酸可以构成原电池的数目是(　　)‎ A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 ‎【解析】　根据构成原电池的条件知，以上原料可以构成：铁－锌－稀硫酸原电池、铜－ 锌－稀硫酸原电池、银－锌－稀硫酸原电池、铜－铁－稀硫酸原电池、银－铁－稀硫酸原电池；由于铜、银均不与稀H2SO4反应，所以无法构成银－铜－稀硫酸原电池，故选C项。‎ ‎【答案】　C ‎2．在右图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电流从电极X流向电极Y。若X为铁，则Y可能是(　　)‎ A．锌 B．石墨 C．银 D．铜 ‎【解析】　电流的方向与电子的移动方向相反，故电子由电极Y流向电极X，因此Y电极的活泼性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌。‎ ‎【答案】　A ‎3．锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：‎ Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋Mn2O3＋H2O 在此电池放电时，正极(碳棒)上发生还原反应的是(　　)‎ A．Zn　　　 B．碳棒　　　‎ C．MnO2　　　 D．H＋‎ ‎【解析】　MnO2得电子生成Mn2O3，发生了还原反应。‎ ‎【答案】　C ‎4．有A、B、C三种金属，两两分别接触并同处于稀硫酸中，反应冒气泡，判断三种金属活动性顺序(　　)‎ ‎(A)　　　　　(B)　　　　　(C)‎ A．A>C>B B．B>A>C C．C>A>B D．C>B>A ‎【解析】　由(A)图知活泼性B>A，由(B)图知活泼性C>A，由(C)图知活泼性C>B，故三种金属活动性顺序为C>B>A。‎ ‎【答案】　D ‎5．在银锌原电池中，以硫酸铜溶液为电解质溶液，锌为________极，电极上发生的是________反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式为________，锌片上观察到的现象为________，银为________极，电极上发生的是________反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式是________；银片上观察到的现象是___________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　在Zn、Ag、CuSO4溶液组成的原电池中，Zn为负极发生氧化反应而逐渐溶解；Ag为正极，溶液中的铜离子被还原析出。‎ ‎【答案】　负　氧化　Zn－2e－===Zn2＋　锌片逐渐溶解　正　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　银片上有红色物质析出 学业分层测评(八)　电池探秘 ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．下列各装置中，能构成原电池的是(　　)‎ ‎【解析】　B、C中两个电极相同，不能构成原电池，B、C错；D中没有构成闭合回路，D错。‎ ‎【答案】　A ‎2．关于如图所示装置的叙述，正确的是(　　)‎ ‎①铜是正极，铜片上有气泡产生 ‎②铜片质量逐渐减少　③电流从锌片经导线流向铜片　④‎ 氢离子在铜片表面被还原 A．①②　 B．②③‎ C．③④ D．①④‎ ‎【解析】　如图所示，该原电池是铜锌原电池，锌做负极，铜做正极，电流从正极流向负极，H＋在正极上发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故①④正确。‎ ‎【答案】　D ‎3．镉镍(Cd—Ni)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是(　　)‎ A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2‎ C．Cd D．NiO(OH)‎ ‎【解析】　该电池放电时起原电池作用，负极上发生氧化反应，由反应式可知， ―→ (OH)2，化合价升高发生氧化反应，负极材料为Cd。‎ ‎【答案】　C ‎4．某种氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．工作一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量浓度不变 C．该燃料电池的总反应方程式为2H2＋O2===2H2O D．当生成‎18 g H2O时，转移2 mol e－‎ ‎【解析】　该燃料电池的负极通入的是H2，发生氧化反应，正极通入O2，发生还原反应，因为电解质溶液为碱性，所以电极及电极反应式为 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 电池总反应式：2H2＋O2===2H2O，A、C正确；可以看出反应中只有水生成，所以KOH的物质的量未变化，但浓度变小，B不正确；生成18 g H2O时，转移2 mol e－，D正确。‎ ‎【答案】　B ‎5．如图所示，电流表Ⓐ指针发生偏转， 同时A极质量增加，B极质量减小，C为电解质溶液。则A、B、C分别为(　　)‎ A．A是Zn，B是Cu，C是稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C是稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液 ‎【解析】　由题意B极质量减少，A极质量增加，可以得出B为负极，A为正极，B比A活泼 ，且电解质溶液中必须含有氧化性强于H＋的离子。‎ ‎【答案】　D ‎6．把铁棒和锌片用导线连接插入硫酸铜溶液中可构成原电池，当电路中有0.2 mol电子通过时，负极的质量变化是(　　)‎ A．增大‎6.5 g B．增大‎6.4 g C．减少‎5.6 g D．减少‎6.5 g ‎【解析】　负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，故每产生2 mol电子，需消耗1 mol Zn，故每产生0.2 mol电子，需消耗锌6.5 g。‎ ‎【答案】　D ‎7．下列有关电池的说法不正确的是(　　)‎ A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极 ‎【解析】　锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错；电池的实质是化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。‎ ‎【答案】　B ‎8．电池对环境的污染还没有被人们充分地认识到，下列有关电池污染及回收的有关叙述正确的是(　　)‎ A．电池一般比较小，即使埋到土壤中也不会造成太大危害 B．电池回收的主要目的是为了提取里面的铅、汞等金属 C．废旧电池可以直接通过燃烧的方式销毁 D．电池不仅污染土壤，也污染地下水 ‎【解析】　制造电池时需用到汞、镉、铅等重金属的单质或化合物，若混入生活垃圾会对环境造成污染。填埋时，废旧电池中的重金属会通过渗液污染水体和土壤。‎ ‎【答案】　D ‎[能力提升]‎ ‎9．利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池，在下面的方框内画出装置图，并指出：‎ 正极电极材料为________，电极反应式________；‎ 负极材料________，电极反应式________。‎ ‎【解析】　从反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2可知，锌元素的化合价从0价到＋2价，失去电子发生氧化反应，Zn－2e－===Zn2＋；铁元素的化合价从＋3价到＋2价，得到电子发生还原反应，Fe3＋＋e－===Fe2＋。结合原电池的工作原理可知，该电池的负极用锌，正极用活泼性比锌弱的金属或能导电的非金属，为保证Fe3＋在正极得电子，电解质溶液应为FeCl3溶液。‎ ‎【答案】　‎ Pt(或其他合理答案)　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ Zn　Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎10．(2016·沂水高二期末)Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2‎ ‎－NH4Cl混合溶液。‎ ‎(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。‎ ‎(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_____________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的______(填代号)。‎ a．NaOH B．Zn c．Fe D．NH3·H2O ‎【解析】　(1)锌锰干电池的负极为活泼的锌，电子从负极流向正极。‎ ‎(2)锌可以置换铜，形成铜锌原电池，加速锌片的腐蚀。用锌置换铜不会引入新杂质。‎ ‎【答案】　(1)Zn　正极 ‎(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b ‎11．(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。‎ 锌片上发生的电极反应：___________________________________________；‎ 银片上发生的电极反应：__________________________________________。‎ ‎(2)若该电池中两电极的总质量为‎60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为‎47 g，试计算产生氢气的体积(标准状况)。‎ ‎【解析】　(1)锌片上发生失电子的氧化反应，银片上发生H＋得电子的还原反应。‎ ‎(2)两电极在反应前后的总质量差为‎13 g，说明消耗了锌‎13 g，转移电子0.4 mol，生成0.2 mol H2，标准状况下的体积为‎4.48 L。‎ ‎【答案】　(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(2)‎‎4.48 L 课题2家用燃料的更新 ‎1．了解固体煤燃烧时产生的有害气体及废渣对环境的影响。(重点)‎ ‎2．了解煤的气化以及各种煤气的化学成分和燃烧时发生的化学反应。(难点)‎ ‎3．了解液化石油气、天然气、沼气的主要化学成分及燃烧时发生的反应。(重点)‎ 历史悠久的燃料——煤 ‎1.煤的组成 煤 ‎2．煤的分类 据含碳量多少 ‎3．煤的应用 ‎(1)以煤做家用燃料，一般是烧煤球或蜂窝煤，其主要成分有煤粉、黏土和水。‎ ‎(2)煤是人们在生产中使用的主要固体燃料，目前煤在我国仍为第一能源，约占能源总消耗量的，主要用于火力发电厂、钢铁冶炼厂、煤气厂、炼焦厂等。‎ ‎4．以煤为燃料产生的危害及防治 ‎(1)产生大量的固体垃圾。‎ ‎(2)产生大量的CO2、烟尘以及SO2、CO、氮氧化物等有害气体，对环境造成严重污染，燃烧含硫量高的煤，不仅容易引发呼吸系统疾病，还会形成酸雨污染环境。‎ ‎(3)防治与改进：使用之前，对煤进行处理，如煤制成煤水浆或向煤中加入石灰石等方法。‎ ‎5．以煤为原料制成的气体燃料 ‎(1)煤的气化定义：通过一定的方法使固体的煤变成气体——煤气的过程。‎ ‎(2)作用：将煤气化后，其热效率提高，并消除了固体垃圾和烟尘的污染。‎ ‎(3)将煤气化，可以制成发生炉煤气、水煤气、干馏煤气等。‎ ‎①发生炉煤气产生的反应方程式‎2C＋O22CO。‎ ‎②水煤气产生的化学方程式C＋H2O(g)CO＋H2。‎ ‎③煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。干馏煤气是煤干馏的产物之一，也叫焦炉气，其成分有H2、CH4、C2H4、CO等。‎ ‎1．煤和碳有何区别？‎ ‎【提示】　(1)碳是单质，煤是混合物；‎ ‎(2)碳燃烧的最终产物只有CO2，煤燃烧的最终产物除CO2外，还有SO2、NOx。‎ 使用方便的燃料——液化石油气 ‎1.成分：丙烷、丁烷，还有少量的丙烯、丁烯。‎ ‎2．液化石油气主要成分燃烧的化学方程式：C3H8＋5O23CO2＋4H2O、‎2C4H10＋13O28CO2＋10H2O。‎ ‎2．生活中使用液化石油气时应注意哪些问题？‎ ‎【提示】　液化石油气燃烧需要大量空气，空气供应不足，会造成燃烧不完全、发热量少、冒黑烟，还产生有毒的CO气体；当气温较低或气量较少时，不能用火烤气罐底部或将罐倒置过来使用；不能将气罐中的残留物倒入下水道或垃圾道中，否则会产生危险。‎ 洁净燃料——天然气和沼气 ‎1.天然气 ‎(1)主要成分是甲烷。‎ ‎(2)天然气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。‎ ‎2．沼气 ‎(1)成分：甲烷，还含有CO2及少量的H2、N2、H2S、CO、水蒸气等。‎ ‎(2)用途：除了用于点灯、做饭、发电外，还可用做农用汽车和拖拉机的燃料。‎ ‎3．燃烧液化石油气的炉灶能否直接用来燃烧天然气？‎ ‎【提示】　不能。液化石油气主要成分是丙烷、丁烷，天然气主要成分为甲烷，燃烧时耗氧量不同。液化石油气燃烧耗氧多，若改烧天然气应减少空气进量或加大天然气进量。‎ 以煤为原料制成的气体燃料的比较 ‎【问题导思】　‎ ‎①以煤为原料可以制成几种气体燃料，在组成成分上有何共同点？‎ ‎②以煤为原料，获取三种气体燃料的方式有何不同？‎ ‎③煤气化后的气体燃料做能源物质有何优缺点？‎ ‎【提示】　①以煤为原料可以制成发生炉煤气、水煤气、干馏煤气三种气体燃料，它们中都有CO。‎ ‎②煤或焦碳不完全燃烧可获得发生炉煤气；炽热的煤或焦炭与水蒸气反应可获得水煤气；将煤隔绝空气加强热可得干馏煤气。‎ ‎③将煤气化得到的气体燃料燃烧优点：a.洁净无烟尘污染　b．热效率高，价格低　c．使用方便 缺点：a.易燃易爆、容易产生事故　b．易引起人体中毒 发生炉煤气 水煤气 干馏煤气 ‎(焦炉气)‎ 主要 成分 CO、N2‎ CO、H2‎ H2、CH4、C2H4、CO等 获取 方式 煤或焦炭不完全燃烧 烧红的煤或焦炭与水蒸气反应 将煤隔绝空气加强热 反应 ‎2C‎＋O22CO C＋H2O(g)CO＋H2‎ 复杂反应 应用 合成氨的原料、气体燃料 冶金、化工及家用燃料 化工原料气、气体燃料 优点 ‎①洁净，燃烧不会产生烟尘污染 ‎②热效率高、价格低廉 ‎③使用方便 缺点 ‎①易燃易爆，容易发生事故 ‎②发生炉煤气、水煤气、干馏煤气易引起人体中毒 煤的干馏产物：‎ ‎1．固态物质——焦炭。用途：冶金、制造电石。‎ ‎2．液态物质 煤焦油：芳香烃(苯的同系物、萘、蒽)、酚和沥青等。粗氨水：氨和铵盐。用途：可用作氮肥。‎ ‎3．气态物质——焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO等)。‎ ‎　煤是一种重要的能源和化工原料，据有关知识回答下列问题：‎ ‎(1)有关煤的下列叙述中不正确的是______(填序号)。‎ A．煤是由多种有机物组成的复杂混合物 B．煤可以通过多种方式转化成其他原料或燃料 C．直接燃煤不仅利用率低而且存在环境污染 D．通过煤的干馏可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品 E．煤是一种可再生能源 ‎(2)城市里使用的家用燃料，现在大多为煤气和液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气，它由煤炭与水蒸气反应制得，故又称水煤气。‎ ‎①写出制取水煤气的主要反应的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎②“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”，请列举将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比的优点_______________。‎ ‎③水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：a.甲醇　b．甲醛　c．甲酸　d．乙酸。试分析当CO和H2‎ 按1∶1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。‎ ‎【解析】　(1)煤是千万年前由植物遗体形成的不可再生能源，是由多种无机物和有机物组成的复杂混合物，直接燃烧煤不仅能源利用率低，而且会产生大量固体废弃物和大气污染物，而综合利用可得到多种化工产品及清洁燃料，故A、E叙述错误。‎ ‎(2)水煤气制备：C＋H2O(g)CO＋H2，生成的CO和H2既可以作为化工原料，也可用做减少污染的清洁燃料，且燃烧充分，便于运输，可使用管道输送。CO和H2按1∶1反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则b、d符合。‎ ‎【答案】　(1)AE ‎(2)①C＋H2O(g)CO＋H2　②减少污染，燃烧充分，方便运输　③bd ‎“绿色化学”要求原料中的原子都转移到目标产物中，也就是原子利用率为100%，即原子经济性。‎ ‎1．下列叙述不正确的是(　　)‎ A．煤的气化是将固体煤在一定条件下转化为气态煤的过程 B．煤气化的本质是发生了化学变化 C．煤经气化加工可提高煤的热效率，还可以减少煤燃烧对环境的污染 D．煤气化途径有多种，所得煤气的成分也各不相同 ‎【解析】　煤气化是通过一定的方法使固体煤变为煤气的过程。煤气不同于煤，故煤气化产生了新物质，是化学变化。煤的气化途径有多种，所得煤气的成分也各不相同。煤气化后变成气体，点燃时燃烧充分，减少了CO的生成，提高了热效率，也减轻了CO对环境的污染。‎ ‎【答案】　A 液化石油气和天然气、沼气的使用 ‎【问题导思】　‎ ‎①液化石油气、天然气、沼气的主要成分是什么？它们的最主要用途是什么？‎ ‎②液化石油气和沼气是怎样获取的？沼气做为能源物质、有何优点？‎ ‎【提示】　①液化石油气的成分是丙烷、丁烷及少量的丙烯和丁烯。天然气和沼气的主要成分都是CH4。它们的最主要用途是做燃料。‎ ‎②液化石油气是通过给丙烷、丁烷等气体增压使之变为液体而获取的，沼气是工农业有机废渣、废液经无氧发酵而获取的。沼气做为能源物质的优点是热值高且可改善农村卫生状况。‎ ‎1．液化石油气 ‎(1)成分：丙烷、丁烷以及少量的丙烯和丁烯。‎ ‎(2)制备：利用丙烷、丁烷的性质，增加压力就能将其变为液体。‎ ‎(3)燃料的燃烧：‎ C3H8＋5O23CO2＋4H2O；‎ C4H10＋O24CO2＋5H2O ‎2．天然气和沼气 在当今已开发和利用的燃料中，最洁净的是天然气和沼气。‎ ‎(1)天然气：‎ CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎(2)沼气：‎ ‎①沼气的主要成分是甲烷，还含有二氧化碳及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸气等。‎ ‎②沼气的优点和用途 a．沼气发热值较高，除了用于点灯、做饭、发电外，还可用做农田汽车和拖拉机的燃料。‎ b．使用沼气作为家用燃料，可大大改善农村卫生、生活环境。‎ ‎③沼气的生产 生产沼气的原料来源广泛，主要有人畜粪便、动植物遗体、工农业有机物废渣和废液等。它们在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下，经厌氧微生物的发酵作用即可生产出沼气。‎ ‎　(1)家用液化石油气的主要成分之一是丙烷，若一瓶液化气瓶中装有‎15 kg液化气且全部是丙烷，试写出其完全燃烧时的化学方程式，并计算完全燃烧所需要的空气体积(标准状况下)(氧气占空气体积的21%)。‎ ‎(2)已知有如下反应：‎ ‎2CO＋O22CO2,2H2＋O22H2O，CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎①根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气(主要成分为CO、H2和少量烃类)和天然气(主要成分为CH4)，消耗空气体积较大的是________，因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改造方法是进风口________(填“增大”或“减小”)，如不作改进可能产生的不良结果是________。‎ ‎②管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见表：‎ 乙烷 丙烷 丁烷 熔点/℃‎ ‎－183.3‎ ‎－189.7‎ ‎－138.4‎ 沸点/℃‎ ‎－88.6‎ ‎－42.1‎ ‎－0.5‎ 试解释严寒的冬季有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因：____________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)沼气的应用解决了农村的燃料问题，也改善了农村的环境卫生。‎ ‎①沼气燃烧的化学方程式为_______________________________________。‎ ‎②下列说法正确的是(填序号)________。‎ a．把秸秆、杂草等废弃物放在密闭池中发酵可以产生沼气 b．沼气的应用对解决农村燃料问题、改善环境有重要意义 c．沼气的主要成分是甲烷 d．点燃沼气与空气的混合气体可能发生爆炸 ‎【解析】　(1)　　C3H8　　＋　　5O23CO2＋4H2O ‎ 1 mol ‎‎112 L ‎ V V(O2)＝3.82×‎‎104 L 氧气占空气体积的21%，则V(空气)＝1.82×105 L。‎ ‎(2)由方程式可知CO、H2的耗氧量小于等体积的CH4的耗氧量，故改造时应增加空气进气量，否则燃烧不完全易产生大量黑烟。‎ 由题目提供的熔沸点可知丁烷沸点高、易液化，造成气体量减少。‎ ‎(3)①沼气的主要成分是CH4，其燃烧方程式：‎ CH4＋2O2CO2＋2H2O。‎ ‎②由沼气的制备、成分及意义即可作答。‎ ‎【答案】　(1)C3H8＋5O23CO2＋4H2O　1.82×105 L ‎(2)①天然气　增大　燃烧不充分产生黑烟 ‎②冬天气温低，丁烷等容易液化 ‎(3)①CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎②abcd ‎2．天然气的主要成分CH4是一种会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。下列是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤相比较，天然气是较洁净的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是(　　)‎ A．只有①　　 B．只有②　　‎ C．①②　　 D．①②③‎ ‎【解析】　等质量的CH4和CO2，CH4的物质的量大，产生的CO2多，故温室效应大；燃烧天然气不会产生酸雨。‎ ‎【答案】　C ‎1．有关水煤气和干馏煤气的成分说法正确的是(　　)‎ A．含有完全相同的成分 B．成分虽然不同，但都有CH4‎ C．成分不同，水煤气含有CH4‎ D．成分不同，水煤气为CO和H2，干馏煤气主要成分为H2、CO、C2H4、CH4‎ ‎【解析】　水煤气是烧红的煤与水蒸气反应得到的气体混合物，C＋H2OCO＋H2，主要成分为CO和H2。‎ 干馏煤气是煤干馏过程中产生的气体物质，主要成分为H2、CH4、C2H4、CO等。‎ ‎【答案】　D ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．煤是纯净物 B．煤燃烧时，产生大量的二氧化硫、氮氧化物和烟尘等污染物 C．煤是以单质碳为主的简单混合物 D．以煤为主要原料，可以加工成高级液化石油气 ‎【解析】　煤是由多种有机物和无机物组成的复杂混合物，煤燃烧会产生大量的污染物，生产高级液化石油气的原料是石油而不是煤。‎ ‎【答案】　B ‎3．我国做为发展中国家，首先提出了控制温室气体排放的措施和近期指标，充分体现了“善待地球，科学发展”的主题。下列不符合这一主题的是(　　)‎ A．发展循环经济，构建资源节约型社会 B．加高工厂的烟囱，使烟尘和废气远离地表，减少污染 C．减少或不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃 D．采用“绿色化学”工艺，建立环境友好型化工体系 ‎【解析】　B项，加高工厂的烟囱，不能消除烟尘和废气，烟尘和废气仍在大气中，故不符合“善待地球，科学发展”这一主题。‎ ‎【答案】　B ‎4．下列叙述中错误的是(　　)‎ ‎①点燃甲烷不必进行事先验纯　②甲烷燃烧能放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料　③煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故发生　④在空气中，将甲烷加热到1 ‎000℃‎以上，能分解生成炭黑和氢气 A．①② B．②③‎ C．③④ D．①④‎ ‎【解析】　甲烷中如果混有空气，点燃甲烷可能会爆炸，①错；在空气中，将甲烷加热到1 000℃以上，甲烷会和氧气反应，只有隔绝空气情况下，才会分解产生炭黑和氢气。‎ ‎【答案】　D ‎5．沼气的生产是构建生态农业的一个典型范例。‎ ‎(1)沼气除了可以用来点灯、做饭、发电、做农用汽车和拖拉机燃料外，池中的残渣还可以用来做________。‎ A．化工原料 B．有机肥料 C．固体燃料 D．无用废渣 ‎(2)沼气燃烧的化学方程式为：______________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)下列说法正确的是________(填序号)。‎ ‎①把秸秆、杂草等废弃物放在密闭池中发酵可以产生沼气 ‎②沼气的应用对解决农村燃料问题、改善环境有重要意义 ‎③沼气的主要成分是甲烷 ‎④点燃沼气与空气的混合气体可能发生爆炸 ‎【解析】　(1)生产沼气的原料主要有人畜粪便、动植物遗体、有机废渣和废液等。‎ ‎(2)有机物烃燃烧的通式为：CxHy＋(x＋y/4)O2xCO2＋y/2H2O，根据元素守恒：碳燃烧生成二氧化碳，氢燃烧生成水。‎ ‎(3)熟悉沼气的制备、组成意义即可回答。‎ ‎【答案】　(1)B ‎(2)CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎(3)①②③④‎ 学业分层测评(九)　家用燃料的更新 ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．随着社会的发展，环境问题已经引起人们的关注。从环保的角度看，下列燃料中最理想的是(　　)‎ A．液化石油气　　　　　　 B．蜂窝煤 C．沼气 D．氢气 ‎【解析】　氢气燃烧产物是水，氢气是清洁能源。‎ ‎【答案】　D ‎2．下列措施不符合节能减排的是(　　)‎ A．大力发展火力发电，解决广东电力紧张问题 B．在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水 C．用石灰对燃烧后形成的烟气脱硫，并回收石膏 D．用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气 ‎【解析】　大力发展火力发电，会大量增加燃煤消耗，加重环境污染。‎ ‎【答案】　A ‎3．下列能源资源中，不属于化石燃料的是(　　)‎ A．石油 B．地热 C．煤炭 D．天然气 ‎【解析】　煤、石油和天然气属于化石燃料。‎ ‎【答案】　B ‎4．能证明煤的主要成分不是碳单质的事实是(　　)‎ A．煤的燃烧 B．煤的干馏 C．煤的气化 D．制煤水浆 ‎【解析】　煤是由无机物和有机物组成的混合物，煤干馏是在隔绝空气的条件下加强热，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，这些物质中的元素只能来自煤本身，即煤中至少含有C、N、H元素。‎ ‎【答案】　B ‎5．城市中许多家庭使用的罐装“煤气”，实际上是液化石油气，以下有关液化石油气的叙述不正确的是(　　)‎ A．液化石油气是一种混合物，其主要成分是丙烷、丁烷 B．液化石油气用完后，瓶内往往会残留一些液体，其成分是水 C．液化石油气可用作燃料 D．液化石油气燃烧需大量氧气 ‎【解析】　液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷，还含有少量的丙烯和丁烯，它是一种使用方便的燃料，由“C3H8＋5O23CO2＋4H2O,2C4H10＋13O28CO2＋10H2O”知，液化石油气燃烧需要大量的空气，液化石油气残留液是未挥发的烃类物质，而不是水。‎ ‎【答案】　B ‎6．关于煤的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．煤是工业上获得芳香烃的重要来源 B．煤经过干馏可得到焦炭、煤焦油等 C．煤是由多种有机物和无机物组成的复杂的混合物 D．煤是工业上获得轻质液体燃料的主要来源 ‎【解析】　工业上获得轻质液体燃料(如汽油、煤油)的主要来源是石油。‎ ‎【答案】　D ‎7．某种混合气体可能是：①发生炉煤气，②水煤气，③沼气，④焦炉气(主要成分是H2和CH4，并混有少量的CO、CO2、C2H4、N2等)。已知它具有以下性质：使其通过盛有溴水的洗气瓶可使溴水退色；再通过加热的氧化铜，黑色固体变成红色；再通过无水硫酸铜，白色粉末变成蓝色；再通过澄清石灰水，变浑浊；最后剩余的气体仍能在空气中燃烧，且火焰呈淡蓝色，产生的气体经冷却有水滴产生，并还能使澄清石灰水变浑浊，则该气体是(　　)‎ A．① B．②‎ C．③ D．④‎ ‎【解析】　发生炉煤气的主要成分是CO、N2；焦炉气的主要成分是H2、CO、CH4、C2H4等；沼气的主要成分是CH4；水煤气的主要成分是CO、H2。结合题目中有关变化，可知应为焦炉气。‎ ‎【答案】　D ‎8．(2013·烟台学业水平模拟)下列做法不正确的是(　　)‎ ‎①可用明火检验液化石油气罐是否漏气；②可将气罐中残留液体倒入下水道；③当液化石油气供热慢、火不旺时可用火烤；④可将气罐倒过来使用 A．只有①③④ B．只有①②‎ C．只有②③④ D．①②③④‎ ‎【解析】　液化石油气遇火、遇热时易燃易爆，故以上做法均有危险。‎ ‎【答案】　D ‎[能力提升]‎ ‎9．已知煤的部分结构模型如图所示：‎ ‎(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得________烃的重要来源。‎ ‎(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的__________等气体物质，造成严重的大气污染。‎ ‎(3)为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________、________、________等。‎ ‎【解析】　(1)煤结构中含有较多的苯环，隔绝空气给煤加强热可以使它分解，从而获得芳香烃。‎ ‎(2)煤结构中含有S和N，所以直接燃烧煤能产生SO2和氮氧化物，污染环境。‎ ‎(3)煤的干馏、气化和液化是提高煤的利用价值的常用方法。‎ ‎【答案】　(1)芳香　(2)二氧化硫、氮氧化物 ‎(3)煤的干馏　气化　液化 ‎10．我国冻土专家对青藏高原进行多年研究后发现青藏高原羌塘盆地多年冻土区存在可燃冰。科学研究表明，可燃冰实际上是一种甲烷水合物(CH4·xH2O)，是甲烷与水在低温高压下形成的一种固态物质。‎ ‎(1)目前，排放到大气中的气体污染物主要有SO2、NO2、CO等，它们主要来自化石燃料的燃烧和工业废气。今有：①可燃冰　②氢能　③风能　④太阳能　⑤煤　⑥天然气　⑦石油等能源，在通常情况下使用上述能源，一般不会造成空气污染的一组是________。‎ A．①②③④⑥ B．②③④⑥⑦‎ C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑤‎ ‎(2)可燃冰的发现为我国在新世纪使用高效新能源开辟了广阔的前景。你认为能开发利用的新能源还有(至少填写两种)_____________________________。‎ ‎【解析】　(1)氢能、风能、太阳能是新能源，不会造成空气污染；可燃冰和天然气的主要成分是CH4，其燃烧产物是CO2和水，也不会污染空气。‎ ‎【答案】　(1)A　(2)太阳能、潮汐能(水能、风能、氢能等)‎ ‎11．现在城市使用的燃料大多是煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。‎ ‎(1)试写出制取煤气的主要化学方程式：_____________________________。‎ ‎(2)已知在常温下，1 mol丙烷(C3H8)完全燃烧放出2 220.0 kJ热量；1 mol CO完全燃烧放出282.57 kJ热量；1 mol H2完全燃烧放出285.8 kJ热量。试比较：‎ ‎①相同质量的丙烷和氢气燃烧，产生热量的比值为________。‎ ‎②相同条件下，相同体积的丙烷和CO完全燃烧产生热量的比值为________。‎ ‎(3)氢气是未来的理想能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是_____________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)制取水煤气的主要化学方程式为：C＋H2O(g)CO＋H2。‎ ‎(2)①设丙烷和H2的质量都为x，则燃烧时产生的热量的比值为C3H8∶H2＝(×2 220.0)∶(×285.8)≈1∶2.83。‎ ‎(2)相同条件下，相同体积的丙烷和CO物质的量相同，完全燃烧时放出的热量比值为2 220.0∶282.57≈8∶1。‎ ‎(3)氢气是未来的理想能源，其优点有三：一是产生的热量多，二是来源广泛，三是产物无污染。‎ ‎【答案】　(1)C＋H2O(g)CO＋H2‎ ‎(2)①1∶2.83　②8∶1‎ ‎(3)来源广泛、产物无污染 课题3汽车燃料清洁化 ‎1．了解汽油燃烧的原理及抗爆震性。(难点)‎ ‎2．认识汽车尾气的成分、危害及治理。(重点)‎ ‎3．了解清洁燃料汽车所用燃料及理想的清洁燃料氢气。(重点)‎ 从汽油谈起 ‎1.汽油的组成 汽油是分子中含有5～11个碳原子的烃的混合物，含有的烷烃主要是己烷、庚烷、辛烷和壬烷。‎ ‎2．汽油的作用原理 汽油进入汽缸后，经电火花点燃迅速燃烧，产生的热气体做功推动活塞往复运动产生动力，使汽车前进。‎ ‎3．汽油的燃烧特点 以分子中含有5个碳原子的戊烷为例：‎ ‎①完全燃烧：‎ C5H12＋8O25CO2＋6H2O。‎ ‎②不完全燃烧：‎ ‎2C‎5H12＋11O210CO＋12H2O；‎ C5H12＋3O2‎5C＋6H2O。‎ ‎4．汽油的抗震性 汽油抗爆震的程度以“辛烷值”的大小来衡量。辛烷值越高，抗爆震程度越高。为提高汽油的抗爆震性，可向汽油中添加四乙基铅或甲基叔丁基醚做抗震剂。‎ ‎5．汽车尾气及危害 汽车尾气中含有的有害物质有CO、氮氧化物、SO2、烃类等。造成的危害主要是形成酸雨和光化学烟雾。‎ ‎1．怎样提高汽油的品质？‎ ‎【提示】　(1)向汽油中加抗震剂。‎ ‎(2)增加汽油中支链烷烃、芳香烃、环烷烃的比例。‎ ‎(3)催化重整：在催化剂的作用下，使汽油中烃分子的结构进行重新排列形成新的分子结构。‎ 汽车燃料的清洁化 ‎1.清洁燃料车 ‎①所用燃料：压缩天然气和液化石油气 ‎②‎ ‎2．氢气——汽车最理想的清洁燃料 ‎(1)优点 ‎①释放能量多：燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出的热量约是后者的3倍。‎ ‎②环境污染小：氢气燃烧生成水，没有灰渣和废气。‎ ‎(2)不足：当前制取氢气成本高，氢气贮存困难。‎ ‎(3)发展方向：研究新的制氢技术和氢气贮存方法，如光电解水制氢气和研制贮氢合金。‎ ‎3．燃料电池汽车 从电池的正极输进O2，负极输进H2或甲醇等，通过化学反应将化学能转变成电能，能量转换效率显著提高，且不会产生污染。‎ ‎2．你知道怎样制备乙醇汽油吗？乙醇汽油与汽油相比，有何优点？‎ ‎【提示】　以玉米及其他农副产品、含糖类废物等为原料，经发酵、蒸馏制得乙醇，再以乙醇、汽油为原料，辅以少量添加剂，可以制成乙醇汽油。使用乙醇汽油既可节能降耗，又能改善大气环境的质量。‎ 汽油的成分及燃烧原理 ‎【问题导思】　‎ ‎①汽油的主要成分是什么？不完全燃烧有什么现象？‎ ‎②汽油在发动机中燃烧产生爆震的原因是什么？‎ ‎③汽油的抗爆震程度用什么来衡量？怎样才能提高汽油的抗爆震程度？‎ ‎【提示】　①汽油是含有5～11个碳原子的烃的混合物，不完全燃烧时会在汽缸内产生积炭现象。‎ ‎②汽油燃烧时产生爆震的原因是在未燃烧的混合气体中出现许多燃烧中心，产生强大的冲击波。‎ ‎③汽油的抗爆震程度用“辛烷值”来衡量，提高汽油的抗爆震程度可通过增加支链多的链烃、芳香烃、环烷烃的比例，或添加四乙基铅、甲基叔丁基醚等。‎ ‎1．成分：含有5～11个碳原子的烃的混合物。‎ ‎2．沸点：介于‎70℃‎～‎150℃‎之间。‎ ‎3．发生的主要反应 ‎(1)汽油发动机的点火方式为电打火。‎ ‎(2)汽油完全燃烧生成水蒸气和二氧化碳，不完全燃烧有CO和单质碳生成，使汽缸中出现积炭。‎ ‎4．汽油的爆震 ‎(1)汽油在发动机中燃烧产生爆震的原因，是汽油燃烧到一定程度时，未燃烧的混合气中会出现许多燃烧中心，使燃烧速度猛增，产生强大的冲击波，导致出现清脆的金属敲击声。‎ ‎(2)汽油的抗爆震的程度用“辛烷值”的大小来衡量。辛烷值就是我们常说的汽油标号。汽油的辛烷值越高，抗爆震程度越高。‎ ‎(3)汽油所含分子支链多的链烃、芳香烃、环烷烃的比例越高，汽油的抗爆震性越好；所含直链烃分子越多，它的抗爆震性越差。‎ ‎(4)在汽油中添加四乙基铅、甲基叔丁基醚可以提高汽油的抗爆震程度。‎ ‎　阅读下列材料，回答有关问题。‎ 以汽油和柴油为燃料的机动车所排放的尾气，是当今城市大气污染物的主要来源。要治理城市大气污染，改用新型燃料是有效途径之一。‎ ‎(1)大气中的烃及一氧化碳是由于汽车燃料与空气中的氧气反应不完全而造成的。很多机动车(特别是以柴油为燃料的汽车)在行驶过程中不仅噪音巨大，而且还排放大量黑烟。若某机动车燃料为CxHy，写出它不完全燃烧分别生成“黑烟”和一氧化碳的两个反应的化学方程式：______________________________；‎ ‎_______________________________________________________________。‎ 进一步说明为什么柴油机车排放的尾气比汽油机车排放的尾气更加浓黑？____________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)若改用新型燃料作为机动车的动力来源，以此减轻城市的大气污染，可选用________。‎ A．无烟煤　　　　　　　　 B．压缩天然气 C．电池 D．液化石油气 ‎【解析】　(1)一般来说，含碳量高的烃更易产生黑烟，如C2H2燃烧现象为“火焰明亮，有浓烈的黑烟”；C2H4燃烧现象为“火焰明亮，有黑烟”；CH4燃烧现象为“火焰呈淡蓝色，几乎看不到烟”。‎ ‎(2)“无烟煤”不能用于一般机动车的燃料(老式火车除外)，且煤的燃烧仍会污染大气；“电池”不能算作“新型燃料”，而压缩天然气和液化石油气属于清洁燃料，它们燃烧时生成的CO、NOx比汽油少许多，且发动机汽缸几乎不产生积炭现象，可延长发动机的使用寿命。‎ ‎【答案】　(1)4CxHy＋yO24xC＋2yH2O(或其他形式)‎ ‎4CxHy＋(2x＋y)O24xCO＋2yH2O 由于柴油中含有的烃的相对分子质量大，单位物质的量的柴油完全燃烧比汽油所需要的氧气(空气)多，因此若供空气不足，极易造成柴油的不完全燃烧，加之柴油中所含烃类的含碳量比汽油中烃类的含碳量高，故燃烧时柴油更易产生黑烟(碳粒)‎ ‎(2)BD ‎1．下列有关汽油抗爆震程度的说法不正确的是(　　)‎ A．汽油的抗爆震程度以“辛烷值”来衡量 B．辛烷值即汽油标号，辛烷值越高，抗爆震程度越高 C．汽油中所含直链烃分子越多，它的抗爆震性越好 D．汽油中加入四乙基铅可提高其抗爆震性 ‎【解析】　汽油所含分子支链多的链烃、芳香烃、环烷烃的比例越高，它的抗爆震性越好，所含直链烃分子越多，抗爆震性越差。‎ ‎【答案】　C 汽车尾气的来源和处理 ‎【问题导思】　‎ ‎①汽车尾气中通常含有哪些有害气体，它们分别有什么危害？‎ ‎②怎样防止或消除汽车尾气带来的危害？‎ ‎【提示】　①汽车尾气中的有害成分主要是CO、NOx和SO2。CO对人体健康造成直接危害，NOx能引起光化学烟雾和酸雨，SO2可形成酸雨。‎ ‎②汽车尾气的治理可有以下措施：a.汽车排气管上安装催化转化装置。b.推广清洁燃料。c.推广节能技术。d.加强环境执法力度 ‎1．来源 ‎(1)若空气不足，则会产生CO有害气体。‎ ‎(2)若空气过量则产生氮氧化合物NOx，如 N2＋O2===2NO,2NO＋O2===2NO2，其中CO、NOx都是空气污染物。‎ ‎(3)另外汽油中的硫氧化生成SO2。‎ ‎2．危害 ‎(1)一氧化碳导致低氧血症，引起组织缺氧，甚至导致人体死亡。‎ ‎(2)二氧化硫和空气中的氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫又和空气中的水反应生成硫酸，硫酸随雨水降下，成为酸雨。‎ ‎(3)氮的氧化物能引起酸雨和光化学烟雾。‎ ‎3．处理方法 ‎(1)汽车排气管上安装填充有催化剂的催化装置，可加速有害气体的转化，如2CO＋2NO2CO2＋N2。‎ ‎(2)推广使用乙醇、甲醇等清洁能源。‎ ‎(3)节能技术的推广使用。‎ ‎(4)加大环境立法和执法的力度，把高污染、超标排放尾气的汽车淘汰。‎ 使用汽车尾气的催化装置 无法消除硫的氧化物对环境的污染，还加速了SO2向SO3的转化，使排出的废气酸度升高。‎ 只能减少，无法从根本上杜绝有害气体产生。‎ ‎　硝酸工业产生的尾气(NO、NO2等)对环境造成污染，同时汽车尾气(含烃类、CO、SO2与NO等)是城市空气的污染源。‎ ‎(1)汽车以汽油作为发动机燃料，在不断启动打火的过程中产生了CO、NO等有毒气体，若供氧不足，主要产生的污染物是________，若供氧充足，主要产生的有毒气体是________________。‎ ‎(2)简述CO、NO对人体产生的影响是________________________________。‎ ‎(3)汽车尾气污染物造成的影响有：__________________________________。‎ ‎【解析】　(1)若供氧不足，汽油中的烃(C5H12等)不完全燃烧，产生CO，若供氧充足，C5H12等烃完全燃烧，但N2、O2在电火花作用下生成NO和NO2。‎ ‎(2)CO、NO极易与血红蛋白结合，难分离，使血液失去供氧能力，使人体中毒，同时NO在人体中含量不正常，可导致心脑血管病、高血压、中风、糖尿病等疾病。‎ ‎(3)汽车尾气排放过多，可形成酸雨和光化学烟雾而污染环境，引起呼吸严重障碍，导致心肺衰竭。‎ ‎【答案】　(1)CO　NO、NO2等 ‎(2)使血液失去供氧能力，导致心脑血管病等 ‎(3)污染环境，引起呼吸严重障碍，导致心肺衰竭 根据汽油在汽车汽缸内的作用原理，分析尾气的产生。‎ ‎2．家用煤气主要成分为CO，在实际使用的煤气中都加入了少量硫醇气体，其原因是(　　)‎ A．当CO的量不足时可以起补充燃料的作用 B．逸失时先逸出硫醇气体，防止CO散失 C．CO与硫醇的混合气燃烧率高 D．CO无味，硫醇有味，在装置漏气时便于嗅到以便采取应急措施 ‎【解析】　CO为无色无味的有毒气体，泄漏时不易被人们察觉，所以填充硫醇。‎ ‎【答案】　D ‎1．确定汽油是一种混合物的方法是(　　)‎ A．测量浓度 B．测量沸点 C．将它燃烧 D．闻气味 ‎【解析】　由于混合物没有固定的熔沸点，而纯净物有固定的熔沸点，利用这一性质可以进行鉴别。‎ ‎【答案】　B ‎2．近年来，许多城市都禁止使用含铅汽油，无铅汽油的含义是指(　　)‎ A．汽油中绝不含铅元素 B．汽油中不人为添加含铅元素的物质 C．汽油中含铅元素在一定范围内 D．以上都不正确 ‎【解析】　无铅汽油是指不人为添加四乙基铅做抗震剂的汽油。‎ ‎【答案】　B ‎3．我国已经研制成功以燃料电池为动力的电动汽车，下列关于电动汽车说法错误的是(　　)‎ A．电动汽车的研发是为了节约能源、保护环境 B．电动汽车取代汽油汽车是汽车工业的发展方向 C．电动汽车行驶过程不再需要能量，因此可以节能 D．电动汽车的问世在一定程度上可减少酸雨的形成 ‎【解析】　电池内发生的化学反应是将燃料的化学能直接转化为电能，燃料的转换效率提高了，因此，电动汽车能节约能源，由于电动汽车不产生汽车尾气(NO、SO2、NO2等)，因此电动汽车的增多，也保护了环境。电动汽车取代汽油汽车是汽车工业发展的方向。‎ ‎【答案】　C ‎4．雪佛兰燃料电池车，其产物仅为无污染的水，实现了“更环保”的目标。通常用的清洁燃料是指压缩天然气和液化石油气，有关说法不正确的是(　　)‎ A．压缩天然气和液化石油气都属于碳氢化合物 B．氢燃料电池车可实现城市污染物的“零排放”‎ C．使用清洁能源主要是考虑防暴震 D．燃料电池车能量的转化方式是：化学能→电能→机械能 ‎【解析】　天然气的主要成分为甲烷，液化石油气的主要成分为丙烷和丁烷，它们均属于碳氢化合物；由于氢燃料电池车在运行过程中不排放任何有害气体，所以可以实现城市污染物的“零排放”；使用清洁能源主要是考虑防止有害气体对环境的污染；燃料电池车能量的转化方式为：贮存在燃料中的化学能→电能→机械能。‎ ‎【答案】　C ‎5．汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会的产物，在给人类生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境也带来了害处，它是城市空气的重要污染源之一。‎ ‎(1)汽车尾气中的大气污染物有(写化学式)________。‎ ‎(2)治理尾气的方法之一是在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的作用是使CO和NO反应，生成两种气体，其中一种可以参与植物的光合作用，另一种是空气中含量最多的气体。请写出CO与NO反应的化学方程式________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)汽车尾气中的污染物主要有一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫。‎ ‎(2)一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳。‎ ‎【答案】　(1)CO、NO、NO2和SO2‎ ‎(2)2CO＋2NO2CO2＋N2‎ 学业分层测评(十)　汽车燃料清洁化 ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．下列物质中，可作为汽车最理想的清洁燃料的是(　　)‎ A．汽油　　　 B．煤 　　　‎ C．氢气　　　 D．沼气 ‎【解析】　氢气燃烧不会污染环境，我国已研制成功液氢环保汽车。‎ ‎【答案】　C ‎2．汽油燃烧产生的汽车尾气中，含有多种污染空气的有害气体，这些气体包括(　　)‎ ‎①一氧化碳　②二氧化硫　③氮氧化物　④磷的氧化物 A．只有①② B．①②③‎ C．只有②③ D．①②③④‎ ‎【解析】　汽车尾气中的有毒气体有CO、SO2和NOx。‎ ‎【答案】　B ‎3．以汽油为燃料的汽车不可能会造成的危害是(　　)‎ A．铅污染大气 B．形成酸雨 C．形成光化学烟雾 D．造成土壤盐碱化 ‎【解析】　以汽油为燃料的汽车，若燃烧不充分，则汽车尾气中含有碳氢化合物、SO2、CO和CO2等；若燃烧充分，则含有SO2、CO2、NO2等，因此会形成酸雨或光化学烟雾；由于汽油中可能含有四乙基铅，因此会造成铅污染。‎ ‎【答案】　D ‎4．为减少汽车对城市大气的污染，我国成功地开发出以新燃料做能源的“绿色汽车”‎ ‎，这种汽车可避免有毒的有机铅、芳香烃等有害物质的排放，保护环境。这种“绿色汽车”的燃料是(　　)‎ A．甲醇 B．汽油 ‎ C．柴油 D．重油 ‎【解析】　甲醇有燃烧充分，产物无污染等特点，可作为“绿色汽车”的燃料。‎ ‎【答案】　A ‎5．目前部分城市已禁止销售使用含铅汽油，其原因是(　　)‎ A．含铅汽油价格太高 B．含铅汽油热值低 C．尾气中的铅能污染大气 D．这些城市已经用H2做汽车燃料 ‎【解析】　汽油中含重金属铅，在燃烧后汽车尾气中含有铅对大气造成很大的污染。‎ ‎【答案】　C ‎6．将某汽车清洁燃料——液化石油气蒸发为气体，充分燃烧后，在相同条件下测得生成的二氧化碳的体积是该石油气体积的1.2倍，则石油气中一定含有(　　)‎ A．甲烷 B．丁烷 C．戊烷 D．乙烷 ‎【解析】　因相同条件下，石油气燃烧生成的CO2体积是石油气体积的1.2倍，故石油气的平均分子组成中的碳原子数为1.2，其所含成分中有的分子中碳原子数多于1.2，有的少于1.2。在给出的选项中，B、C、D分子中碳原子数均多于1.2，A分子中碳原子数少于1.2。‎ ‎【答案】　A ‎7．我国多位工程院院士指出：发展生物柴油具有战略意义。所谓生物柴油就是以大豆、油菜籽等油料作物，油棕、黄连木等油料林木果实，工程微藻等水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。据以上信息，下列有关生物柴油的说法错误的是(　　)‎ A．生物柴油是可再生能源 B．生物柴油的组成成分与矿物柴油完全相同 C．发展生物柴油有益于保护生态环境 D．发展生物柴油有利于调整产业结构、增加农民收入 ‎【解析】　本题涉及环境、能源、产业结构调整等多学科的问题。通过本题可以了解我国的能源状况及发展能源的概念和意义。矿物柴油主要是石油分馏后的C15～C18的多种烃的混合物，而生物柴油的组成成分主要为甘油和高级脂肪酸形成的酯。根据题中叙述不难得出答案。‎ ‎【答案】　B ‎8．汽油是多种烃类的混合物。在汽车的发动机中，汽油汽化后与进入汽缸的空气按一定比例混合，在引擎的电火花点燃下燃烧，产生大量热能，但进入汽缸的空气过少或过多都将在汽车尾气中产生有害的大气污染物。目前正在研究和开发的一种催化式排气净化器，是以Pt—Rh及CuO—Cr2O3做主体催化剂，它可将80%以上的有害尾气转化成无毒气体。但汽油中为增强其抗震性而添加的Pb(C2H5)4会使这种转化明显降低。汽缸中空气进量过少或过多时，产生的主要有害气体依次是(　　)‎ A．气态烃和NO、NO2等 B．CO、气态烃和NO、NO2等 C．CO和CO2‎ D．气态烃和CO2‎ ‎【解析】　空气过少，碳不完全燃烧产生CO；空气过多，N元素被氧化为氮氧化物。‎ ‎【答案】　B ‎[能力提升]‎ ‎9．2010年11月在中国深圳召开的世界电动车大会，雪佛兰Equinox氢燃料电池车亮相，其主要动力来自以氢气为燃料的氢镍燃料电池组。‎ ‎(1)雪佛兰燃料电池车与单纯燃油车相比的优点是______________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)雪佛兰燃料电池车的工作原理是__________________________________‎ ‎_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(3)氢能与其他能源相比，具有的优点是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 氢燃料电池汽车的普及还十分困难，你认为其中的原因有_______________________________________________________(填一项即可)。‎ ‎【解析】　(1)燃料电池比直接燃烧燃料的优点主要是能量利用率高，不产生CO、氮氧化物等污染性物质。‎ ‎(2)将燃料的化学能转化为电能。‎ ‎(3)原料来源广、易燃烧、热值高而且没有灰渣和废气，不会污染环境　制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难、安全性低、加氢站建设投资大等。‎ ‎【答案】　(1)低燃料消耗和低排放、低污染 ‎(2)从电池的正极输进氧气或空气，负极输进燃料如甲醇、氢气等，通过电池内发生的化学反应将燃料的化学能转化为电能 ‎(3)原料来源广、易燃烧、热值高而且没有灰渣和废气，不会污染环境　制取氢气耗能大、成本高、储存和运输困难、安全性低、加氢站建设投资大等(回答一项即可)‎ ‎10．汽车已经成为重要的交通工具，但其排放的尾气是空气的主要污染物之一。已知汽车尾气中的主要污染物有：CmHn(烃)、SO2、NOx、CO和C等，请回答下列有关问题。‎ ‎(1)若用CmHn表示汽油的主要组成，CmHn在空气中完全燃烧的化学方程式为 ‎_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________，‎ 汽油燃烧产生能量为汽车提供了动力，这一过程中能量的转化是由________能转化为________能，最终转化为机械能。‎ ‎(2)通过车用燃油的精炼加工处理，可减少汽车尾气中的________________(填化学式)排放。‎ ‎(3)目前汽车尾气多采用催化转化的方法加以治理，写出在催化剂作用下NOx与CO反应的化学方程式 ‎_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(4)控制城市空气污染源的方法可以有________。‎ A．开发新能源 B．使用电动车 C．植树造林 D．戴上呼吸面具 ‎【解析】　(1)CmHn完全燃烧生成CO2和H2O，并放出热量。‎ ‎(2)化石燃料汽油中含有一定量的硫，在加工过程中可脱去，以减少汽车尾气中的SO2。‎ ‎(3)NOx与CO反应生成N2和CO2。‎ ‎(4)开发新能源和使用电动车可以从源头上减少污染气体的排放，而植树造林和戴上呼吸面具不能减少污染气体的排放，只能减小其危害程度。‎ ‎【答案】　(1)4CmHn＋(4m＋n)O2===4mCO2＋2nH2O　化学　热 ‎(2)SO2‎ ‎(3)2NOx＋2xCON2＋2xCO2‎ ‎(4)AB ‎11．我国大力倡导低碳经济，坚持走低碳发展之路，不断在技术上创新，自主完成了达到欧洲Ⅲ号排放标准的天然气单一燃料汽车的研制。时隔一年，又一举拿下了汽油——天然气双燃料汽车，并且达到了欧洲Ⅲ号排放标准。‎ ‎(1)天然气的主要成分为________，是________在隔绝空气条件下，经微生物发酵作用形成的，因此，天然气中贮藏的化学能最终是来自于_____________。‎ ‎(2)从石油中获得更多轻质燃油的方法是_____________________________。‎ ‎(3)利用天然气可以制高档墨水和橡胶用的炭黑，同时得到合成氨工业所需的H2，该反应的化学方程式为__________________________________________‎ ‎________________，天然气成分两分子偶联可以得到乙烯，在一定程度上缓解了石油危机，该反应的化学方程式为___________________________________。‎ ‎(4)政府推广使用燃气汽车的主要目的是________(填序号)。‎ A．延长发动机使用寿命 B．促进西部经济发展 C．减少污染 D．提高能源利用率 ‎【解析】　(1)天然气的主要成分为CH4，植物遗体无氧发酵可以得到，既然直接来自植物则其能量间接来自于太阳能；(2)用催化裂化的方法可以得到更多的轻质燃油；(3)利用元素守恒可以写出方程式；(4)使用燃气汽车可减少污染物的排放与提高能源利用率。‎ ‎【答案】　(1)CH4　植物遗体　太阳能 ‎(2)催化裂化 ‎(3)CH4C＋2H2　2CH4―→CH2===CH2＋2H2‎ ‎(4)CD 合理利用化学能源 原电池原理及应用 示意图 原理 当把用导线连接的铜片和锌片一同浸入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2＋而进入溶液，锌失去的电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上放出。这一变化过程可以表示如下：‎ 锌片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)‎ 铜片：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)‎ 由此可见因发生氧化还原反应使电子定向转移而产生了电流。‎ 电极 负极：电子流出的一极，发生氧化反应；‎ 正极：电子流入的一极，发生还原反应。‎ 应用 ‎(1)加快反应速率　(2)比较金属活泼性强弱 (3)金属防腐等 电池符号 ‎(－)Zn|稀H2SO4|Cu(＋)‎ ‎　下列各装置中，能构成原电池的是(　　)‎ ‎【解析】　本题考查了原电池的构成条件，B、C中两个电极是同种金属，D中没有构成闭合电路，只有A装置才可以构成原电池。‎ ‎【答案】　A 能源的分类与新能源开发 ‎1.能源 ‎(1)一次能源与二次能源：从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、煤气、蒸汽、电力、氢能、沼气等。‎ ‎(2)常规能源与新能源：在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛利用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核聚变能，用以发电的风能、太阳能、海洋能和生物质能等。‎ ‎(3)可再生能源与非可再生能源：可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水能、风能等；经过亿万年形成的，短期内无法恢复的能源，称为非可再生能源，如石油、煤、天然气等。‎ ‎2．新能源开发 ‎(1)新能源特点：资源丰富、可再生，对环境无污染或很少污染。‎ ‎(2)最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能等。‎ ‎(3)我国调整和优化能源结构方向是降低燃煤，节约油气，加快开发水电、核电和新能源。‎ 随着能源问题的日益突出，能源已成为社会的热点，有关能源的试题也将成为今后命题的重点。‎ ‎　“能源分类相关图”如下图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源的是(　　)‎ A．煤炭、石油、潮汐能　　 B．水能、生物能、天然气 C．太阳能、风能、沼气 D．地热能、海洋能、核能 ‎【解析】　化石燃料、核能为不可再生能源，故可排除A、B、D。故选C。‎ ‎【答案】　C ‎1．能源可分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源间接制取的能源称为二级能源。氢气就是一种高效且没有污染的二级能源。据此判断，下列叙述正确的是(　　)‎ A．天然气是二级能源 B．石油是二级能源 C．无烟煤是一级能源 D．焦炉煤气是一级能源 ‎【解析】　从能源的定义可以看出，天然气为一级能源；石油为一级能源；焦炉煤气为二级能源。故选C。‎ ‎【答案】　C ‎2．关于能源的开发和节约，下列观点错误的是(　　)‎ A．能源是有限的，无节制地利用常规能源如石油等，是一种盲目的短期行为 B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现 C．能源的开发利用，必须同时考虑对环境的影响 D．氢气是一种高效无污染的能源，可以设法进行开发 ‎【解析】　‎ 地球上的能源储备是有限的，如无节制开发使用，将会使人类面临能源危机，因此人类应当控制常规能源开采，同时致力于像氢气这样高效而又对环境无不利影响的新能源的开发研究；能量守恒是对的，但能被人类利用的能量形式却是有限的，当能量在使用过程中转化成不能再被利用的形式时，对人类来说这部分能源就失去了。‎ ‎【答案】　B ‎3．下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(　　)‎ A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体 B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一 C．节能减排符合低碳经济的要求 D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺 ‎【解析】　N2不是造成温室效应的气体，A错；B项使用天然气、乙醇、H2等清洁能源，避免了大气污染物的产生，也避免了酸雨的产生；C项，低碳经济的主要措施就是节能减排，C正确；D项，可燃冰的开发利用，有助于缓解目前的能源紧缺状况。‎ ‎【答案】　A ‎4．将X、Y用导线连接插入Z的溶液中，一段时间后，导线上有电流通过，同时X变粗，Y变细。则X、Y、Z可能分别是下列中的(　　)‎ A．Ag、Zn、AgNO3溶液 B．Cu、Zn、稀硫酸 C．Zn、Cu、稀硫酸 D．Fe、Ag、CuSO4溶液 ‎【解析】　X、Y两极构成原电池，X极变粗，说明X上有金属析出是正极，正极上发生反应的应为金属阳离子；Y极变细，Y溶解是负极。综上所述说明Y极的金属活泼性强于X极且电解质溶液为金属盐溶液，故应选A。‎ ‎【答案】　A ‎5．用铜片、铝片、Cu(NO3)2溶液、导线构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．不用导线连接铜片、铝片，不可能构成原电池 B．正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu C．其他条件不变，只将铜片改为银片，Cu(NO3)2溶液改为AgNO3溶液，通过等量电子时，银片的质量变化大于铜片的质量变化 D．其他条件不变，将Cu(NO3)2溶液改为浓硝酸溶液，负极电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎【解析】　选项A，将铜片、铝片直接接触并浸入Cu(NO3)2‎ 溶液中也可形成原电池。选项B，因Al的活泼性大于Cu的，所以Al失去电子，Al做电源负极：Al－3e－===Al3＋，溶液中Cu2＋在正极(Cu)获得电子而析出Cu：Cu2＋＋2e－===Cu。选项C,1 mol Cu2＋得到2 mol电子，铜片质量增加64 g，若2 mol Ag＋得到2 mol电子，银片质量增加216 g，故正确。选项D，在浓硝酸溶液中，Al被浓硝酸钝化，Cu能与浓硝酸反应，所以铜片做原电池的负极，故正确。‎ ‎【答案】　A ‎6．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：‎ ‎(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。‎ ‎(2)负极反应式为________________________________________________。‎ ‎(3)电极表面镀铂粉的原因为_______________________________________。‎ ‎【答案】　(1)由化学能转变为电能　由a到b ‎(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O(或H2＋2OH－－2e－===2H2O)‎ ‎(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 主题综合测评(三)　合理利用化学能源 ‎(时间：45分钟，满分：100分)‎ 一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共计60分)‎ ‎1．下列关于原电池的叙述中错误的是(　　)‎ A．构成原电池的正极和负极可以是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生还原反应 D．原电池放电时，电流的方向是从正极到负极 ‎【解析】　原电池中，电子流出的一极是负极，发生的是氧化反应。‎ ‎【答案】　C ‎2．据国务院决定，到2020年我国单位GDP(国内生产总值)二氧化碳排放量将比2005年下降40%～45%。下列措施不利于实现该目标的是(　　)‎ A．大力发展可再生能源 B．积极推进核电建设 C．倡导植树造林，加强森林管理，提高森林覆盖率 D．大炼钢铁，提高铁、铝、铜等金属的产量，以保证国内生产总值的提升 ‎【解析】　可再生能源、核电的使用可以减少火电的使用，从而降低对煤炭的依赖；森林可以吸收二氧化碳；铁、铝、铜等金属的冶炼属于高耗能行业，大力发展这些行业会增加二氧化碳的排放。‎ ‎【答案】　D ‎3．液化石油气作为燃料，已普遍进入城市家庭，它是含有下列物质的混合物，在常压下，这些物质的沸点如下表所示：‎ 物质名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 沸点/℃‎ ‎－88.6‎ ‎－42.1‎ ‎－0.5‎ ‎36.1‎ ‎69.2‎ 在常温下使用至无气体放出时，钢瓶中常剩余一些液态物质，这些物质最有可能是(　　)‎ A．乙烷、丙烷和丁烷　　　　　 B．乙烷和丙烷 C．只有乙烷 D．戊烷和己烷 ‎【解析】　最终剩下的是常温常压下为液态的物质，由表中数据可知，乙烷、丙烷、丁烷常温下为气体，戊烷、己烷常温下为液体，故选D项。‎ ‎【答案】　D ‎4．关于天然气的下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．天然气和沼气的主要成分都是甲烷 B．改液化石油气为天然气燃料，燃烧时应减少进空气量或增大进天然气量 C．天然气燃料的废气中，SO2等污染物的含量少 D．天然气与空气混合点燃，不会发生爆炸 ‎【解析】　由C3H8、C4H10、CH4的燃烧的热化学方程式可知，等体积的甲烷燃烧耗氧量少，则改液化石油气为天然气燃料时，应减少进空气量或增大进天然气量。天然气与空气的混合气体点燃可能爆炸。故选D。‎ ‎【答案】　D ‎5．神舟系列的供配电由同位素电池(利用放射性同位素在衰变时释放巨大能量的原理制作)、太阳能电池(如图)、镍氢蓄电池组提供，当月球探测器穿过月食有效阴影区时，由于在月食阴影区没有太阳照射，会引起太阳能电池无法工作，动力由携带的蓄电池提供。下列说法不正确的是(　　)‎ A．太阳能电池可以充当镍氢蓄电池的电源 B．蓄电池放电时的电子流向为正极―→负极 C．若仅从保护环境的角度考虑，要尽量使用太阳能电池和镍氢蓄电池 D．镍氢蓄电池和太阳能电池可以用于电动汽车 ‎【解析】　有太阳照射时，太阳能电池工作，可以为蓄电池充电，A正确；放电时为原电池，电子流向应为负极―→正极，B错误；同位素电池有放射性，而太阳能电池和镍氢蓄电池均无污染，C正确；实现汽车燃料的清洁化可用原电池代替汽油，可以大大降低对环境的污染，D正确。‎ ‎【答案】　B ‎6．下列烷烃含量越高，汽油品质越好的是(　　)‎ A．CH3(CH2)6CH3‎ B．CH3CH(CH3)CH2CH2CH3‎ C．(CH3)2CHCH‎2C(CH3)3‎ D．CH3(CH2)14CH3‎ ‎【解析】　汽油所含分子支链多的链烃、芳香烃、环烷烃的比例越高，它的抗爆震性越好；所含直链烃分子越多，抗爆震性越差。‎ ‎【答案】　C ‎7．如图所示的水果电池中，电子的流向正确的是(　　)‎ A．锌片→LED灯→铜片 B．铜片→LED灯→锌片 C．锌片→柳橙→铜片 D．铜片→柳橙→锌片 ‎【解析】　锌的活泼性比铜强，锌为负极失电子，电子沿导线流向正极铜。‎ ‎【答案】　A ‎8．甲醇燃料电池被广泛应用于电动汽车的动力来源，下列说法不正确的是(　　)‎ A．负极通入甲醇 B．正极通入氧气或空气 C．无污染物质生成 D．甲醇燃料电池的能量利用率比甲醇燃烧的能量利用率小 ‎【解析】　甲醇燃料电池的能量利用率比甲醇燃烧的能量利用率大。‎ ‎【答案】　D ‎9．下列叙述正确的是(　　)‎ ‎①原电池是把化学能转化成电能的一种装置 ‎②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ‎③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可以实现 ‎④碳棒不能用来作原电池的电极 ‎⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现 A．①⑤ B．①④⑤‎ C．②③④ D．②⑤‎ ‎【解析】　原电池中化学能转化为电能，①正确；原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，②不正确；原电池中发生的反应必须是能自发进行的氧化还原反应，③不正确；碳棒是常用的电极材料，可用来作原电池的电极，④不正确；反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋能自发发生，能以原电池反应来实现，⑤正确。‎ ‎【答案】　A ‎10．“E‎85”‎是含乙醇85%的乙醇汽油。美国科学家最近的一项研究表明，大量使用“E85可能导致大气中O3‎ 含量上升，将会对人体造成更直接的伤害。下列各项中正确的是(　　)‎ A．“E‎85”‎是由两种物质组成一种燃料，属于新能源 ‎ B．推广使用乙醇汽油是为了减少温室气体排放 ‎ C．等质量的“E‎85”‎和汽油充分燃烧后放出的能量相等 ‎ D．乙醇属于可再生能源 ‎ ‎【解析】　A项， 已知“E85”是含乙醇85%的乙醇汽油，即为乙醇与汽油的混合物， 乙醇为一种物质，而“汽油”是C5～C11的多种烃的混合物，故“E85”为多种物质组成，A错； B项中，推广使用“E85”不会减少温室气体如CO2的排放，其目的是避免产生SO2、NOx等污染性气体的排放，故B错；燃烧等质量的C2H5OH与汽油产生的热值不相等，故C错；乙醇可以再生，D对。 ‎ ‎【答案】　D ‎ ‎11．汽车尾气(含烃类、CO、NO和SO2等)是空气的主要污染源。治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转化器”，使CO和NO反应产生可参与大气循环的无毒气体，促使烃类充分燃烧及SO2的转化。下列说法中错误的是(　　)‎ A．CO和NO反应生成CO2和N2反应方程式为2CO＋2NO2CO2＋N2‎ B．汽车改用天然气为燃料或开发氢能源，都可减少对空气的污染 C．此方法的缺点是由于CO2的增多，会大大提高空气的酸度 D．增大绿化面积，多植树造林，可有效控制城市空气污染 ‎【解析】　由于催化剂促进SO2转化成了SO3，从而提高了空气的酸度，故C错。‎ ‎【答案】　C ‎12．铅酸蓄电池效率低、污染大，现在人们研究用锌电池取代它。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，其原料为锌、空气和电解质溶液，下列叙述错误的是(　　)‎ A．锌为负极，空气进入正极发生反应 B．正极发生氧化反应，负极发生还原反应 C．锌电池对环境的污染小 D．电解质溶液不宜使用酸溶液 ‎【解析】　‎ 在原电池反应中负极失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，故B错误。‎ ‎【答案】　B 二、非选择题(共40分)‎ ‎13．(8分)随着“西气东输”的全线贯通，“我”家用上了天然气。作为家庭成员，“我”愿将下列有关天然气的化学知识告知父母。‎ ‎(1)天然气的主要成分是________，燃烧的化学方程式为：____________________________________________________________________。‎ ‎(2)天然气在第一次通过管道输送到用户时，必须先将管道内注满氮气。填充氮气的目的是_______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(3)天然气本身是一种无色无味的气体，但在使用时常在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇。说出加入乙硫醇的作用_____________________________。‎ ‎【解析】　(2)点燃CH4与空气的混合气体时有可能发生爆炸，故天然气在第一次送至用户时，通入N2是为了赶走管道中的空气。‎ ‎(3)发生天然气泄漏，与空气混合如果遇到火种或电火花可能发生爆炸。天然气无色无味，如果泄漏，人们无法感知，因此加入有特殊气味的乙硫醇后，如泄漏人们就会知道。‎ ‎【答案】　(1)CH4　CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎(2)赶尽管道中的空气，防止点燃天然气时爆炸 ‎(3)当天然气泄漏时，会有乙硫醇的特殊气味，易被人感知 ‎14．(12分)将锌片和铜片用导线相连后一同插入稀硫酸中，导线上便有电流通过。‎ ‎(1)锌片为________(填“正极”或“负极”)，电极反应是________________。‎ ‎(2)铜片为________(填“正极”或“负极”)，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。‎ ‎(3)该原电池工作时，溶液中的SO向________极移动，铜极上的现象是________。‎ ‎【解析】　由于锌比铜活泼，形成原电池后，锌做负极，被氧化；铜做正极，H＋在此被还原为H2。由于负极失去电子带上正电荷，因而SO移向负极。‎ ‎【答案】　(1)负极　Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎(2)正极　还原 ‎(3)负　有气体产生 ‎15．(10分)美国的《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中，关于到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路，提供了如下数据：‎ 直接反射 ‎52 000×109 kJ·s－1‎ 以热能方式离开地球 ‎81 000×109 kJ·s－1‎ 水循环 ‎40 000×109 kJ·s－1‎ 大气流动 ‎370×109 kJ·s－1‎ 光合作用 ‎40×109 kJ·s－1‎ 请选用以上数据计算：‎ ‎(1)地球对太阳能的利用率约为________。‎ ‎(2)通过光合作用，每年有________kJ的太阳能转化为化学能(每年按365天计算)。‎ ‎(3)设每年绿色植物通过光合作用(6CO2＋6H2O===C6H12O6＋6O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A，试根据能量关系列出A的计算式。列式中缺少的数据用符号表示：A＝________kg，所缺数据的化学含义为___________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)分析题中所给数据得出，“直接反射”与“以热能方式离开地球”的太阳能，地球没有利用，而用于“水循环”“大气流动”和“光合作用”的太阳能是被地球利用的，所以地球对太阳能的利用率为：‎ ×100%‎ ‎＝ ‎×100%≈23.3%。‎ ‎(2)通过光合作用，每年有(365×24×60×60)s×40×109 kJ·s－1≈1.26×1018 kJ的太阳能转化为化学能。‎ ‎(3)6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)‎ 吸收热量 ‎6×44×10－3 kg Q kJ A1.26×1018 kJ A＝ ‎≈ kg。‎ Q为每生成‎180 g葡萄糖时所需要吸收的热量(或每消耗‎264 g CO2时所需要吸收的热量)‎ ‎【答案】　(1)23.3%　(2)1.26×1018　(3)3.33×1017/Q　Q为每生成180 g葡萄糖时所需要吸收的热量 ‎16．(10分)2010年第41届世博会在上海成功举办，其主题是“城市，让生活更美好”。‎ 低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，上海世博会的亮点之一是实现“二氧化碳零排放”。‎ ‎(1)世博停车场，安装有汽车尾气催化光解设施，它能将汽车尾气中CO和NO反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，写出CO和NO在一定条件下反应的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)使用传统催化剂，使二氧化碳与某些有机物反应可以生成塑料，但反应时间长。目前诞生的纳米级催化剂增加了催化剂的表面积，提高了________(选填“反应速率”、“产品质量”或“原料利用率”)。使用这种塑料能减少白色污染，因为它在微生物作用下，可以实现100%的降解。‎ ‎(3)合理利用二氧化碳，可以提高生活质量，促进工业发展。在常压下，－‎‎78℃‎ 时，二氧化碳气体凝结成固态二氧化碳，俗称干冰。某学生买回一盒冰淇淋月饼，盒里有很多作为制冷剂的碎干冰。下列关于干冰处理的正确做法是________。‎ A．将干冰放入冰箱 B．让干冰在通风处自然升华 C．直接将干冰倒入下水道 D．用手取干冰扔入废物箱 ‎(4)现在人们使用乙醇汽油作为汽车燃料充分体现了低碳经济，物质的量相同的乙醇与汽油(设为C8H18)均完全燃烧产生的CO2的物质的量之比为________；人们已尝试使用________作为汽车燃料可真正实现“二氧化碳零排放”。‎ ‎【解析】　(1)CO和NO反应产生的无毒气体为N2和CO2。‎ ‎(2)催化剂参与化学反应，其表面积的大小主要影响的是化学反应速率。‎ ‎(3)为了安全使用干冰，最简单的方法是将其在通风处自然升华。‎ ‎(4)每摩乙醇(CH3CH2OH)完全燃烧生成2 mol CO2，每摩C8H18完全燃烧生成8 mol CO2，生成CO2物质的量之比为1∶4；为真正实现“二氧化碳零排放”，可行的办法是以H2为燃料。‎ ‎【答案】　(1)2CO＋2NO2CO2＋N2‎ ‎(2)反应速率　(3)B ‎(4)1∶4　H2‎