能源的綜合利用

楊敏

壯壯的錯題1

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

【題1】（2019·江蘇·淮安）“化學鏈燃燒”技術(shù)是目前能源領(lǐng)域研究的熱點之一。氧化鎳（NiO）作載氧體的“化學鏈燃燒”過程如圖1所示，相比直接燃燒甲烷，對該技術(shù)的評價錯誤的是（ ）。

A. 能量損耗少、利用率高

B. 較安全，減少爆炸風險

C. 消耗等質(zhì)量甲烷，參加反應的氧氣較少

D. 有利于分離和回收較純凈的二氧化碳

楊老師：由圖可知，空氣反應器中鎳與空氣中的氧氣反應生成氧化鎳，燃燒反應器中氧化鎳與甲烷反應生成水、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，參加反應的氧氣的質(zhì)量也不變，故C錯誤;反應生成的氣體冷卻后，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1】天然氣（主要成分為CH4）完全燃燒的化學方程式為;某種燃氣灶的燃料由水煤氣（CO和H2的混合氣體）改為天然氣后，灶具的進風口應 （填“改大”“改小”或“不變”）。

答案：CH4 + 2O2 [? ? ?點燃? ? ?] CO2 + 2H2O 改大

壯壯的錯題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，科學家提出一種最經(jīng)濟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：2H2O [? ? ?通電? ? ?] 2H2↑+O2↑

C. 燃料電池可以將化學能轉(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，又因為燃燒產(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條件為光催化劑和光照，不是通電分解，故B錯誤;燃料電池是一種化學電池，化學電池是將化學能轉(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、運輸和貯存問題，故D正確。所以本題選B。

【檢測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，請回答下列問題。

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

HI、I2、H2O

][HI][450℃][H2][反應③][I2][圖3]

（1）請寫出反應①的化學方程式：，用該法制取氫氣最大的優(yōu)點是 。

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

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 現(xiàn)有制取氫氣的方法成本太高 氫氣的運輸和貯存困難

壯壯的錯題3

壯壯：楊老師，下面這題我一點思路都沒有，請老師幫我講解一下。

【題3】燃料電池是一種將燃料的化學能不經(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）、氧氣和強堿溶液組成的新型燃料電池，可用作手機電池，該電池在充、放電時的反應方程式為：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，又有燃燒的現(xiàn)象

C. 該電池放電過程中，NaOH溶液既可增強導電性，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)變成化學能，溶液的堿性增強

楊老師：由“燃料電池是一種將燃料的化學能不經(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，因為火力發(fā)電會有一部分化學能轉(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，屬于氧化反應，但沒有燃燒現(xiàn)象，如果有燃燒現(xiàn)象，則部分化學能會轉(zhuǎn)變成熱能而損失，故B錯誤;根據(jù)放電反應方程式可知，氫氧化鈉溶液中有自由移動的離子，增加溶液的導電性，且氫氧化鈉參與反應，利于碳元素轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，故C正確;根據(jù)充電反應方程式可知，有強堿氫氧化鈉生成，因此該電池充電過程中，電能轉(zhuǎn)變成化學能，溶液的堿性增強，故D正確。所以本題選B。

【檢測3】對于化學能與電能轉(zhuǎn)化的說法不正確的是（ ）。

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

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

答案：D

（作者單位：江蘇省興化市楚水初級中學）