Question

20．合理地開(kāi)發(fā)和利用資源、能源，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)．氫氣是理想的能源之一，科學(xué)家最近研制出利用太陽(yáng)能產(chǎn)生激光、并在二氧化鈦（ TiO₂）表面使海水分解得到氫氣的新技術(shù)．
（1）水分子分解時(shí)，斷裂的化學(xué)鍵是H-O鍵，此時(shí)需要吸收（填“放出”或“吸收”）能量．水分解生成氫氣和氧氣的反應(yīng)屬于吸熱（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．
（2）氫氣是理想的清潔燃料的原因主要有：一是其完全燃燒放出的熱量是等質(zhì)量汽油完成燃燒放出熱量的3倍多，二是制取它的原料是水、資源不受限制，三是它燃燒的產(chǎn)物是水，不會(huì)污染環(huán)境．生物質(zhì)含有葡萄糖、淀粉和纖維素等糖類(lèi)，也稱(chēng)碳水化合物，綠色植物將二氧化碳和水變成碳水化合物的過(guò)程稱(chēng)為光合作用．
（3）氫能開(kāi)發(fā)的首要問(wèn)題是研究如何以水為原料制取氫氣．下列有關(guān)制取氫氣的研究方向可行的是c（填字母）．
a．組成水的氫、氧都是可燃的，可以研究在水不分解的情況下，使氫氣成為燃料
b．尋找高效的催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時(shí)釋放出熱量
c．尋找特殊化學(xué)物質(zhì)，用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，以分解水制取氫氣
d．尋找更多的化石燃料，利用其燃燒放熱，使水分解產(chǎn)生氫氣
（4）汽車(chē)或某些工業(yè)生產(chǎn)的尾氣中含有的氮氧化物NOx（即NO和NO₂的混合物），對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)較大的威脅．
①大量的氮氧化物排放到空氣中會(huì)導(dǎo)致的主要環(huán)境問(wèn)題有形成酸雨、光化學(xué)煙霧或破壞臭氧層（填-項(xiàng)）．
②已知在催化劑和加熱條件下，NO與NH₃反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6NO+4NH₃$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$5N₂+6H₂O
某研究小組按下列過(guò)程探究不同催化劑對(duì)NH₃還原NO反應(yīng)的催化性能：

若控制其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，在催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通入滴有酚酞試液的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同）．為比較不同催化劑的催化性能，需要測(cè)量并記錄的數(shù)據(jù)是溶液顯色所需要的時(shí)間．
③工業(yè)上常用Na₂CO₃溶液吸收處理某些尾氣中的NO_x．己知：
NO不能直接與Na₂CO₃溶液反應(yīng)；
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂；
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂．
則當(dāng)NOx被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，x的取值范圍是2＞x≥1.5（或x≥1.5）．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：舊鍵的斷裂和新鍵的生成；舊鍵斷裂吸收的能量；常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)有：絕大數(shù)分解反應(yīng)，水分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（2）氫氣無(wú)毒、熱值高、不污染環(huán)境，是一種最理想的燃料；綠色植物能將二氧化碳和水合成有機(jī)物，同時(shí)將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能并儲(chǔ)存在有機(jī)物中；
（3）a．水是由水分子構(gòu)成的，水分子是由氫氧兩種元素組成．氫氣不等于氫元素，氧氣也不等于氧元素；
b．催化劑，能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生改變，尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣的速率加快，水分解同時(shí)吸收熱量；
c．尋找特殊的化學(xué)物質(zhì)，改變水分解的化學(xué)反應(yīng)速率．用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，以分解水制取氫氣，可行；
d．化石燃料燃燒放熱使水分解會(huì)消耗大量能源；
（4）①氮的氧化物和有機(jī)烴類(lèi)在光作用下的一系列復(fù)雜變化產(chǎn)生光化學(xué)污染，通常稱(chēng)為光化學(xué)煙霧，氮氧化物也能破壞臭氧層；
②催化劑不同催化效果不同，可將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過(guò)滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同），測(cè)量并記錄的溶液顯色的時(shí)間；
③當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO），NO含量越少，x值越小，而（NO₂）=n（NO），x值最小，根據(jù)極限法計(jì)算x值．

解答 解：（1）化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：舊鍵的斷裂和新鍵的生成；舊鍵斷裂吸收的能量，成新鍵釋放能量，某一反應(yīng)是吸熱還是放熱，主要決定于吸熱、放熱的相對(duì)大小，常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)有：絕大數(shù)分解反應(yīng)，水分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸收；吸熱；
（2）氫氣無(wú)毒，熱值高，燃燒能生成水、不污染環(huán)境，是一種最理想的燃料，綠色植物的光合作用是在葉綠體里利用光能把二氧化碳和水合成有機(jī)物，釋放氧氣，同時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在合成的有機(jī)物中的過(guò)程，
故答案為：燃燒的產(chǎn)物是水；光合作用；
（3）a．氫氣、氧氣是兩種單質(zhì)，氫氣具有可燃性，可成為新能源，氧氣不可以燃燒，只有助燃性．水是由氫元素和氧元素組成．元素不等同于單質(zhì)．所以，構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，說(shuō)法錯(cuò)誤．水在不分解的情況下，不會(huì)產(chǎn)生新物質(zhì)，不產(chǎn)生新物質(zhì)，就沒(méi)有氧氣和氫氣，水就不會(huì)成為新能源．因此可研究在水不分解的情況下，使氫成為新能源．說(shuō)法錯(cuò)誤．故a錯(cuò)誤；
b．水在高溫下可以分解，水分解后生成的H₂可以燃燒放出熱量，尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣的速率加快，但水分解同時(shí)吸收熱量，故b錯(cuò)誤；
c．水可以分解生成的H₂，氫氣具有可燃性，燃燒放熱．但分解水需高溫條件，需消耗能量，尋找特殊的化學(xué)物質(zhì)，可無(wú)需在高溫條件下分解水，降低成本，用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，故c正確；
d．水不容易分解，而且利用化石燃料燃燒放熱使水分解會(huì)消耗大量能源，故d錯(cuò)誤；
故選c；
（4）①大氣中的碳?xì)浠�合物、氮氧化合物等為一次污染物，在太�?yáng)光中紫外線(xiàn)照射下能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，衍生種種二次污染物．由一次污染物和二次污染物的混合物（氣體和顆粒物）所形成的煙霧污染，稱(chēng)為光化學(xué)煙霧，制冷劑“氟里昂”以及氮氧化物等會(huì)使臭氧層形成空洞，
故答案為：光化學(xué)煙霧或破壞臭氧層；
②溶液顯色的時(shí)間不同，說(shuō)明催化劑的催化效果不同，
故答案為：溶液顯色所需要的時(shí)間；
③根據(jù)2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，2＞x，當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO），NO含量越少，x值越小，而（NO₂）=n（NO），x值最小，x=$\frac{2+1}{2}$=1.5，
所以當(dāng)NOx被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，x的取值范圍是：2＞x≥1.5（或x≥1.5），
故答案為：2＞x≥1.5（或x≥1.5）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)鍵與反應(yīng)熱、氫能的利用、氮氧化物間的反應(yīng)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（4）③題的計(jì)算，要結(jié)合方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式解答，會(huì)根據(jù)題給信息計(jì)算x值，題目總體難度中等．