氫氣被視為未來理想的能源,科學(xué)家對(duì)氫的研究從未停歇。氫能源的廣泛使用需解決制氫、儲(chǔ)氫等問題。
Ⅰ.圖1、圖2分別為全球制氫原料占比和主流制氫方法的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比圖。
(1)由圖象可知:目前氫氣的主要來源是 天然氣和煤天然氣和煤(填“天然氣和煤”、“醇類”或“水”)。
(2)結(jié)合圖2分析,目前電解水制氫還不適宜大規(guī)模推廣的可能原因是 電解水制氫成本高電解水制氫成本高。
(3)電解水制氫需要消耗大量電能,下列獲取電能的方式中,一定存在碳排放的是 CC(填字母)。
A.水力發(fā)電
B.太陽能發(fā)電
C.燃煤發(fā)電
(4)甲烷和水蒸氣催化重整是制高純氫的重要方法之一,生產(chǎn)過程中涉及的重要反應(yīng)有:
a.CH4+H2O催化劑△CO+3H2,b.CO+H2O 催化劑 CO2+H2
①通過調(diào)控反應(yīng)條件。使a中生成的CO在b中全部轉(zhuǎn)化,目的是 除去CO除去CO。
②催化重整體系中還需要投入一定量的CaO用來吸收 二氧化碳二氧化碳,提高H2的體積分?jǐn)?shù)。H2體積分?jǐn)?shù)和CaO消耗率隨時(shí)間變化關(guān)系如圖3,從t1起,單位時(shí)間內(nèi)CaO消耗率 降低降低(填“升高”“降低”或“不變”)。
Ⅱ.氫氣的儲(chǔ)存有以下兩種方式。
(5)方法一:將氫氣直接加壓儲(chǔ)存在由某種鎂鋁合金制造的儲(chǔ)氫罐中備用。從物質(zhì)分類的角度來看,鎂鋁合金屬于 混合物混合物(填“純凈物”或“混合物”)。
(6)方法二:先通過Mg、Cu與氫氣反應(yīng),將氫氣轉(zhuǎn)化為MgH2暫時(shí)“儲(chǔ)存”起來,此為儲(chǔ)氫反應(yīng)(如圖5)?;衔颩gH2中的鎂元素化合價(jià)為+2價(jià),氫元素的化合價(jià)為 -1-1。儲(chǔ)氫反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3H2+2Mg2Cu高溫 Ar
3MgH2+MgCu23H2+2Mg2Cu高溫 Ar
3MgH2+MgCu2。需要使用氫氣時(shí),可通過釋氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn):MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2↑。13克MgH2全部與水反應(yīng),釋放出H2的質(zhì)量為 22克。
催化劑
△
催化劑
3
H
2
+
2
M
g
2
C
u
高溫 |
A r |
3
M
g
H
2
+
M
g
C
u
2
3
H
2
+
2
M
g
2
C
u
高溫 |
A r |
3
M
g
H
2
+
M
g
C
u
2
【考點(diǎn)】資源綜合利用和新能源開發(fā);氫氣的用途和氫能的優(yōu)缺點(diǎn);純凈物和混合物的判別;有關(guān)元素化合價(jià)的計(jì)算;書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式.
【答案】天然氣和煤;電解水制氫成本高;C;除去CO;二氧化碳;降低;混合物;-1;
;2
3
H
2
+
2
M
g
2
C
u
高溫 |
A r |
3
M
g
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2
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M
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u
2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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