能源既是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，也是國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要支柱。氫氣被看做是理想的“綠色能源”，氫氣的制備及應(yīng)用是目前的研究熱點(diǎn)。
Ⅰ、氫氣的制備
（1）鐵酸鋅（ZnFe2O4）可用于催化循環(huán)分解水制取氫氣，其中涉及的反應(yīng)有：
a：6ZnFe2O4 1200℃ 6ZnO+4Fe3O4+O2↑
b：3ZnO+2Fe3O4+H2O 700℃ 3ZnFe2O4+H2↑
該循環(huán)制氫的總化學(xué)反應(yīng)方程式為 2H2O ZnFe2O4 高溫2H2↑+O2↑2H2O ZnFe2O4 高溫2H2↑+O2↑。
（2）科學(xué)家研發(fā)出一種以鋁鎵合金（鎵：Ga）和水為原料制取氫氣的新工藝，流程如圖1所示：反應(yīng)①的化學(xué)方程式是 2Al+3H2O Ga Al2O3+3H2↑2Al+3H2O Ga Al2O3+3H2↑，與電解水制取氫氣相比，用鋁鎵合金和水為原料制取氫氣的優(yōu)點(diǎn)是 常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源等常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源等。（答出一點(diǎn)即可），該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是 鋁和鎵鋁和鎵。
（3）利用甲烷（CH4）和水蒸氣催化重整制氫，主要在500℃以上發(fā)生下列反應(yīng)：
a：CH4+H2O 催化劑 高溫CO+3H2；b：CO+H2O 催化劑 高溫CO2+H2。
①提純氫氣的方法之一是使用金屬膜透氫，微觀過程如圖2所示，從微觀角度描述該過程 氫分子在金屬膜表面分解為氫原子，氫原子通過金屬膜后重新組合成氫分子氫分子在金屬膜表面分解為氫原子，氫原子通過金屬膜后重新組合成氫分子。
②提純氫氣還可以用CaO作為吸附劑吸收除去CO2，使用一段時(shí)間后氧化鈣會(huì)轉(zhuǎn)化為碳酸鈣而失效。失效的吸附劑經(jīng)煅燒可再次投入使用，但經(jīng)多次循環(huán)后，吸附效果仍會(huì)降低。固體結(jié)構(gòu)變化如圖3所示，請分析吸附劑效果降低的原因是 隨著煅燒次數(shù)的增加，生成氧化鈣的孔洞逐漸減少，吸附效果減弱隨著煅燒次數(shù)的增加，生成氧化鈣的孔洞逐漸減少，吸附效果減弱。
Ⅱ、氫氣的儲存
（4）儲氫金屬是一類能夠與H2結(jié)合呈金屬氫化物的材料，如Na可與H2結(jié)合生成氫化鈉（NaH），氫化鈉與水反應(yīng)可釋放出H2，同時(shí)生成一種堿，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。
Ⅲ、氫能的應(yīng)用
（5）利用“活潑金屬”可以制得氫氣，氫氣可用作汽車能源。若推廣應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)，則需綜合考慮的因素有 ABCABC（填字母）。
A．金屬原料的成本
B．生成過程中的能耗和污染
C．金屬的回收利用
1200
℃
700
℃
Z
n
F
e
2
O
4
高溫
Z
n
F
e
2
O
4
高溫
G
a
G
a
催化劑
高溫
催化劑
高溫
【答案】2H2O 2H2↑+O2↑；2Al+3H2O Al2O3+3H2↑；常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源等；鋁和鎵；氫分子在金屬膜表面分解為氫原子，氫原子通過金屬膜后重新組合成氫分子；隨著煅燒次數(shù)的增加，生成氧化鈣的孔洞逐漸減少，吸附效果減弱；2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；ABC
Z
n
F
e
2
O
4
高溫
G
a
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/5/23 8:0:8組卷：100引用：4難度：0.5
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