閱讀下列科普短文,回答相關(guān)問(wèn)題。
2021年2月,我國(guó)在張家口建成了首個(gè)加氫站(氫氣),為2022年冬奧會(huì)崇禮賽區(qū)大巴加注氫能。作為全國(guó)運(yùn)營(yíng)氫能公交車最多的城市,張家口市已有214輛氫能公交車在運(yùn)行。
氫氣不僅是清潔燃料,而且能實(shí)現(xiàn)污染物凈零排放。氫氣燃燒值高,單位質(zhì)量氫氣燃燒放出的熱是天然氣的2.6倍、汽油的3.1倍、煤炭的4倍。
氫能在多個(gè)行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。在運(yùn)輸行業(yè),與傳統(tǒng)燃油汽車比,氫燃料汽車不產(chǎn)生污染,同時(shí)又比電動(dòng)汽車加注時(shí)間短、續(xù)航更遠(yuǎn)。較長(zhǎng)距離、固定路線的快遞貨車和載重貨車等重型卡車,以及水上交通運(yùn)輸?shù)榷伎纱笠?guī)模應(yīng)用氫能。
氫能可作為固定能源用于建筑、社區(qū)等的備用供能。燃?xì)猓–H4)中混入一定量的氫氣,燃燒使用與天然氣相同,但單位質(zhì)量燃燒放熱更高、碳排放更低。風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電與居民用電在季節(jié)上、晝夜交替和有風(fēng)無(wú)風(fēng)等方面存在不匹配問(wèn)題,而氫能恰好可用來(lái)補(bǔ)充調(diào)節(jié)備用。
氫氣可作為化學(xué)過(guò)程的原料。比如,直接用氫氣煉鐵(氫氣和氧化鐵反應(yīng))已經(jīng)成為綠色煉鐵的重要發(fā)展方向。傳統(tǒng)的煉鐵采用一氧化碳和氧化鐵高溫下反應(yīng)生成液態(tài)鐵水和二氧化碳,是一種傳統(tǒng)的高碳排放行業(yè)。采用氫氣和氧化鐵加熱反應(yīng),既能降低能耗,又大大減輕了碳排放。
氫氣制備來(lái)源廣泛,可由多種方式制備而得。制備方式不同,得到的氫名稱也不同,有綠氫、藍(lán)氫、灰氫和棕氫(褐氫)之分。
綠氫由電解水得到,或由氨(NH3)高溫分解得到,或生物質(zhì)氣化、光解水得到。電解水是綠氫制備的主要方式,整個(gè)過(guò)程零碳排放。比如利用風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電所產(chǎn)生的電能電解水,技能很好地生成綠氫,也能很好地解決風(fēng)、光發(fā)電所存在電力浪費(fèi)問(wèn)題。
藍(lán)氫來(lái)自于天然氣,由蒸汽甲烷熱解等方式轉(zhuǎn)化制取?;覛渲饕ㄟ^(guò)焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等制備。棕氫(褐氫)由煤炭、石油等高碳化石能源制備。藍(lán)氫、灰氫和棕氫(褐氫)產(chǎn)自化石能源和工業(yè)尾氣的制氫過(guò)程。
氫能的開(kāi)發(fā)利用尚處于起步階段,需要解決制備氫氣、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和安全使用等多個(gè)瓶頸。盡管如此,氫能在環(huán)保和能效方面所具有的巨大潛力正在吸引全世界科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)投資。有志青少年可投身于氫能開(kāi)發(fā)研究,未來(lái)一定大有可為!
(1)氫能是一種清潔燃料的原因是 生成水,無(wú)污染生成水,無(wú)污染;燃燒16g甲烷放出的熱是893千焦(kJ),則燃燒16g氫氣放出的熱是 2321.82321.8kJ。
(2)將天然氣(甲烷)和氫氣混合,充分燃燒,燃燒的產(chǎn)物是 水和二氧化碳水和二氧化碳;在實(shí)驗(yàn)室將混合燃?xì)恻c(diǎn)燃前,需要進(jìn)行的操作步驟是 檢驗(yàn)氣體的純度檢驗(yàn)氣體的純度。
(3)氨氣高溫分解可制得綠氫和另一種單質(zhì),該單質(zhì)的分子式是 N2N2;太陽(yáng)能發(fā)電電解水除了生成綠氫,還可得到另一產(chǎn)物的分子式是 O2O2。
(4)傳統(tǒng)煉鐵的反應(yīng)方程式是:Fe2O3+3CO 高溫 2Fe+3CO2。參照該方程式,寫出用氫氣煉鐵的化學(xué)方程式 Fe2O3+3H2 高溫 2Fe+3H2OFe2O3+3H2 高溫 2Fe+3H2O。
高溫
高溫
高溫
【考點(diǎn)】氫氣的用途和氫能的優(yōu)缺點(diǎn).
【答案】生成水,無(wú)污染;2321.8;水和二氧化碳;檢驗(yàn)氣體的純度;N2;O2;Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O
高溫
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:51引用:2難度:0.7
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1.化學(xué)與社會(huì)發(fā)展有著密切的聯(lián)系.請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題:
(1)發(fā)展氫能源有著廣闊的前景,有研究人員提出了“利用太陽(yáng)能,以水為原料,大量生產(chǎn)氫氣,并用作各種機(jī)械的動(dòng)力燃料”這一設(shè)想.你認(rèn)為這一設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)?
用氫氣作為燃料與現(xiàn)在廣泛使用的化石燃料相比有什么優(yōu)點(diǎn)?(要求答出兩點(diǎn))
①
(2)為了降低汽車尾氣對(duì)空氣的污染,可用納米級(jí)的某種氧化物作催化劑,使尾氣中的CO與氮氧化物(NO)反應(yīng),轉(zhuǎn)化為空氣中含有的兩種氣體(其中一種為單質(zhì)),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(3)超臨界CO2流體是一種與水相似,能阻燃、溶解能力強(qiáng)的溶劑,被譽(yù)為“綠色環(huán)保溶劑”.它作為“綠色環(huán)保溶劑”的原因之一是能代替許多有害、有毒、易燃的有機(jī)溶劑;之二是
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