问题 问答题

能源和环境是当今人类面临的两大问题.目前,化石燃料是人类生产、生活的主要能源.随着全球能源使用量的增长及不科学使用,化石燃料等不可再生能源将日益枯竭,并对环境产生严重影响.这就迫切要求人们开发氢能、太阳能等新能源.

(1)氢能来源广泛,是高能清洁能源.氢气除了可直接燃烧获得热量外,还可设计成燃料电池.目前使用氢能还面临着氢气的制取和氢气的储存两个问题.如图为模拟氢、氧燃料电池的实验装置.X、Y均为纱布袋做成的容器,装有活性炭,并与内部的石墨棒紧密接触,导线与石墨连接(石墨和活性炭都能导电).把X、Y浸在水中,并在水中加一些稀硫酸,以增强水的导电能力.当电键K与b接通,发生反应的化学方程式为______.通电一段时间内没有看到气泡逸出,是因为活性炭具有______性,从而解决了气体储存的问题.此时将电键K与a接通,灯泡发光,说明能量发生了如下转化:氢能→______能→光能和热能.

(2)一些常用燃料燃烧时的热值如下表:

燃料天然气(以CH4计)液化气(以C4H10计)原煤(以C计)
热值(kJ/g)约56约50约33
①目前不提倡直接用原煤作燃料的主要原因是:a______,b______.

②化石燃料燃烧放出的CO2是一种温室气体,大量向空气中排放CO2将对气候产生负面影响.试通过计算说明,当上表中天然气和液化气充分燃烧获得相等的热量时,哪一种燃料放出的CO2较少?

答案

(1)电解水的反应物是水,生成物时氢气和氧气,用观察法配平即可,反应条件是电解写在等号上边,氢气和氧气后面标上上升符号,所以方程式为2H2O

 通电 
.
 
2H2↑+O2↑;由于活性炭具有疏松多孔的结构所以具有吸附性;由于灯泡发光需要有电,所以氢能转化为电能;

(2)①原煤含有硫等有害元素,燃烧产生SO2污染空气  燃烧产生大量粉尘污染空气热值低等,

②设都放出QkJ的热量,m(CH4) 和m(C4H10)分别为:

m(CH4)=

QkJ
56kJ/g
=
Q
56
g;m(C4H10)=
QkJ
50kJ/g
=
Q
50
g

设这些质量的甲烷完全燃烧产生二氧化碳质量为m(CO2甲烷

则:

CH4+2O2

 点燃 
.
 
CO2+2H2O

16            44

Q
56
g       m(CO2甲烷

16
Q
56
g
=
44
m(CO2),,
解得m(CO2甲烷=0.049Qg

设这些质量的液化气燃烧产生二氧化碳质量为m(CO2液化气

则:

2C4H10+13O2

 点燃 
.
 
8CO2+20H2O

2×58             8×44

Q
50
g           m(CO2液化气

2×58
Q
50
g
=
8×44
m(CO2),,
解得m(CO2液化气=0.061Qg 

m(CO2甲烷<m(CO2液化气

故答案为:(1)2H2O

 通电 
.
 
2H2↑+O2↑  吸附  电能(2)①原煤含有硫等有害元素,燃烧产生SO2污染空气  燃烧产生大量粉尘污染空气  热值低等,②天然气.

单项选择题
单项选择题