關(guān)注能源應(yīng)用聚焦高考考點(diǎn)

肖煒焱

考點(diǎn)一、石油和煤的加工

例1下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的是（）。

A．石油裂化主要得到乙烯

B．石油分餾是化學(xué)變化，可得到汽油、煤油

C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣

D．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑

解析A項(xiàng)，石油裂化的目的是獲得更多的液態(tài)輕質(zhì)汽油，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，石油分餾屬于物理變化，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，煤制煤氣是化學(xué)變化，錯(cuò)誤。

答案：C。

點(diǎn)評(píng)本題考查化石燃料的利用，意在考查考生對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的掌握情況。

考點(diǎn)二、太陽(yáng)能的利用

例2人工光合作用能夠借助太陽(yáng)能，用CO2和H2O制備化學(xué)圖1原料。圖1是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是（）。

A．該過程是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程

B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生

C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng)

D．催化劑b表面的反應(yīng)是CO2 +2H++2e-HCOOH

解析A項(xiàng)，根據(jù)題給信息和反應(yīng)特點(diǎn)，該電池中發(fā)生的總反應(yīng)式為：2CO2+2H2O2HCOOH+O2↑，故其是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能，正確；B項(xiàng)，根據(jù)氫離子的轉(zhuǎn)移方向和電子的轉(zhuǎn)移方向，可知催化劑a這一極為電源的負(fù)極，故其表面發(fā)生：2H2O-4e-4H++O2↑，氧元素化合價(jià)升高被氧化，正確；C項(xiàng)，催化劑表面產(chǎn)生氫離子，酸性增強(qiáng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，催化劑b這一極為電源的正極，故其表面發(fā)生：CO2+2H++2e-HCOOH，正確。

答案：C。

點(diǎn)評(píng)本題以太陽(yáng)能的利用為載體，考查了能量的轉(zhuǎn)化、原電池的基本原理、電極反應(yīng)式的書寫和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化等知識(shí)，要求考生能根據(jù)圖形正確地分析、判斷原電池的電極，準(zhǔn)確地理解原電池的工作原理。

考點(diǎn)三、氫能的存儲(chǔ)

例3科學(xué)家最近研究出一種環(huán)保、安全的儲(chǔ)氫方法，其原理可表示為：

NaHCO3+H2儲(chǔ)氫釋氫HCOONa+H2O

下列有關(guān)說法正確的是（ ）。

A．儲(chǔ)氫、釋氫過程均無能量變化

B．NaHCO3、HCOONa均含有離子鍵和共價(jià)鍵

C．儲(chǔ)氫過程中，NaHCO3被氧化

D．釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2

解析A項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)過程中一定伴隨著能量的變化，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NaHCO3、HCOONa均為離子化合物，含有離子鍵，在HCO-3、HCOO-中均含有共價(jià)鍵，正確；C項(xiàng)，儲(chǔ)氫過程中NaHCO3被還原，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，沒有說明氣體所處的狀態(tài)，錯(cuò)誤。

答案:B。

點(diǎn)評(píng)本題以新的儲(chǔ)氫方法為背景，綜合考查化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)鍵、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，同時(shí)考查考生對(duì)接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。

考點(diǎn)四、天然氣在電池中的應(yīng)用

例4新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。

圖2回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為、。

（2）閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)化學(xué)方程式為；

（3）若每個(gè)電池甲烷通入量 為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為（法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1，列式計(jì)算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為L(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

解析（1）總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O，正極反應(yīng)式為2O2+4H2O+8e-8OH-，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到。（2）由三個(gè)池可看出一、二兩池為串聯(lián)的電池，其中甲烷與氧氣反應(yīng)，甲烷是還原劑，其所在極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣。（3）1 mol甲烷氧化失去8 mol電子，電量為8×9.65×104C，因題中雖有兩個(gè)燃料電池，但電子的傳遞只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)算，1 L為1/22.4 mol，可求電量；甲烷失電子是Cl-失電子數(shù)的8倍，則得到氫氣為4 L（CH4~8Cl-~4Cl2）。

答案:（1）2O2+4H2O+8e-8OH-，CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O

（2）H22NaCl+2H2O通電

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（3）1 L22.4 L·mol-1×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C4 L

點(diǎn)評(píng)本題以甲烷燃料電池為載體，考查原電池電極反應(yīng)式的書寫、電解原理、電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)，要求考生能準(zhǔn)確判斷原電池與電解池，并能進(jìn)行綜合運(yùn)用。

考點(diǎn)五、煤的燃燒與環(huán)境保護(hù)

圖3例5直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，將煙氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，最終生成硫酸鈣。硫酸鈣可在圖3所示的循環(huán)燃燒裝置的燃料反應(yīng)器中與甲烷反應(yīng)，氣體產(chǎn)物分離出水后得到幾乎不含雜質(zhì)的二氧化碳，從而有利于二氧化碳的回收利用，達(dá)到減少碳排放的目的。請(qǐng)回答下列問題：

（1）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣直接排放到空氣中，引發(fā)的主要環(huán)境問題有 。（填寫字母編號(hào)）

A．溫室效應(yīng) B．酸雨

C．粉塵污染 D．水體富營(yíng)養(yǎng)化

（2）在煙氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進(jìn)入脫硫裝置前，需通一段時(shí)間二氧化碳以增加其脫硫效率；脫硫時(shí)控制漿液的pH，此時(shí)漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。

①二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到產(chǎn)物為。

②亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學(xué)方程式為。

（3）已知1 mol CH4在燃料反應(yīng)器中完全反應(yīng)生成氣態(tài)水時(shí)吸收160.1 kJ的熱量，1 mol CH4在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出802.3 kJ的熱量。寫出空氣反應(yīng)器中發(fā)生的熱化學(xué)方程式：。

（4）回收的CO2與苯酚鈉在一定條件下反應(yīng)生成有機(jī)物M，其化學(xué)式為C7H5O3Na，M經(jīng)稀硫酸化得到一種藥物中間體N，N的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為OHCOOH。

①M(fèi)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

②分子中無—O—O—，醛基與苯環(huán)直接相連的N的同分異構(gòu)體共有種。

解析（1）煤燃燒的產(chǎn)物中有CO2、煙塵以及SO2，分別導(dǎo)致溫室效應(yīng)、粉塵污染和酸雨；但沒有營(yíng)養(yǎng)元素排入水中，不會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。

（2）①CO2與CaCO3反應(yīng)生成易溶的Ca(HCO3)2。②由題意知，亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧氣氧化為硫酸鈣。

（3）根據(jù)圖示以及硫酸鈣與甲烷反應(yīng)的氣體產(chǎn)物只有水可知，燃料反應(yīng)器中發(fā)生的熱化學(xué)方程式為：

CH4(g)＋CaSO4(s)→CO2(g)＋2H2O(g)＋CaS(s),ΔH=160.1 kJmol-1①

再寫出甲烷在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式：

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g);ΔH=-802.3 kJ·mol-1②

②-①可得熱化學(xué)方程式：

CaS(s)+2O2(g)→CaSO4(s);

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

（4）由M酸化后得COOHOH，可得M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為COONaOH。N的分子式為C7H6O3，符合條件的同分異構(gòu)體有：CHOOOCH、OOCHCHO、OHCOOCH、OHCCOOH、CHOCOOH、COOHCHO，共6種。

答案:⑴ABC

⑵①Ca(HCO3)2或碳酸氫鈣

②Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4

⑶CaS(s)+2O2(g)CaSO4(s),

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

⑷①COONaOH②6

點(diǎn)評(píng)本題考查了燃料脫硫的原理、熱化學(xué)方程式的書寫、有機(jī)物的推斷以及同分異構(gòu)體種類的判斷等知識(shí)，要求考生具有牢固的基礎(chǔ)知識(shí)，具有綜合運(yùn)用各種知識(shí)解決問題的能力。

(收稿日期：2014-02-15)

考點(diǎn)一、石油和煤的加工

例1下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的是（）。

A．石油裂化主要得到乙烯

B．石油分餾是化學(xué)變化，可得到汽油、煤油

C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣

D．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑

解析A項(xiàng)，石油裂化的目的是獲得更多的液態(tài)輕質(zhì)汽油，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，石油分餾屬于物理變化，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，煤制煤氣是化學(xué)變化，錯(cuò)誤。

答案：C。

點(diǎn)評(píng)本題考查化石燃料的利用，意在考查考生對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的掌握情況。

考點(diǎn)二、太陽(yáng)能的利用

例2人工光合作用能夠借助太陽(yáng)能，用CO2和H2O制備化學(xué)圖1原料。圖1是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是（）。

A．該過程是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程

B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生

C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng)

D．催化劑b表面的反應(yīng)是CO2 +2H++2e-HCOOH

解析A項(xiàng)，根據(jù)題給信息和反應(yīng)特點(diǎn)，該電池中發(fā)生的總反應(yīng)式為：2CO2+2H2O2HCOOH+O2↑，故其是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能，正確；B項(xiàng)，根據(jù)氫離子的轉(zhuǎn)移方向和電子的轉(zhuǎn)移方向，可知催化劑a這一極為電源的負(fù)極，故其表面發(fā)生：2H2O-4e-4H++O2↑，氧元素化合價(jià)升高被氧化，正確；C項(xiàng)，催化劑表面產(chǎn)生氫離子，酸性增強(qiáng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，催化劑b這一極為電源的正極，故其表面發(fā)生：CO2+2H++2e-HCOOH，正確。

答案：C。

點(diǎn)評(píng)本題以太陽(yáng)能的利用為載體，考查了能量的轉(zhuǎn)化、原電池的基本原理、電極反應(yīng)式的書寫和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化等知識(shí)，要求考生能根據(jù)圖形正確地分析、判斷原電池的電極，準(zhǔn)確地理解原電池的工作原理。

考點(diǎn)三、氫能的存儲(chǔ)

例3科學(xué)家最近研究出一種環(huán)保、安全的儲(chǔ)氫方法，其原理可表示為：

NaHCO3+H2儲(chǔ)氫釋氫HCOONa+H2O

下列有關(guān)說法正確的是（ ）。

A．儲(chǔ)氫、釋氫過程均無能量變化

B．NaHCO3、HCOONa均含有離子鍵和共價(jià)鍵

C．儲(chǔ)氫過程中，NaHCO3被氧化

D．釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2

解析A項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)過程中一定伴隨著能量的變化，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NaHCO3、HCOONa均為離子化合物，含有離子鍵，在HCO-3、HCOO-中均含有共價(jià)鍵，正確；C項(xiàng)，儲(chǔ)氫過程中NaHCO3被還原，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，沒有說明氣體所處的狀態(tài)，錯(cuò)誤。

答案:B。

點(diǎn)評(píng)本題以新的儲(chǔ)氫方法為背景，綜合考查化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)鍵、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，同時(shí)考查考生對(duì)接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。

考點(diǎn)四、天然氣在電池中的應(yīng)用

例4新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。

圖2回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為、。

（2）閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)化學(xué)方程式為；

（3）若每個(gè)電池甲烷通入量 為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為（法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1，列式計(jì)算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為L(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

解析（1）總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O，正極反應(yīng)式為2O2+4H2O+8e-8OH-，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到。（2）由三個(gè)池可看出一、二兩池為串聯(lián)的電池，其中甲烷與氧氣反應(yīng)，甲烷是還原劑，其所在極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣。（3）1 mol甲烷氧化失去8 mol電子，電量為8×9.65×104C，因題中雖有兩個(gè)燃料電池，但電子的傳遞只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)算，1 L為1/22.4 mol，可求電量；甲烷失電子是Cl-失電子數(shù)的8倍，則得到氫氣為4 L（CH4~8Cl-~4Cl2）。

答案:（1）2O2+4H2O+8e-8OH-，CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O

（2）H22NaCl+2H2O通電

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（3）1 L22.4 L·mol-1×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C4 L

點(diǎn)評(píng)本題以甲烷燃料電池為載體，考查原電池電極反應(yīng)式的書寫、電解原理、電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)，要求考生能準(zhǔn)確判斷原電池與電解池，并能進(jìn)行綜合運(yùn)用。

考點(diǎn)五、煤的燃燒與環(huán)境保護(hù)

圖3例5直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，將煙氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，最終生成硫酸鈣。硫酸鈣可在圖3所示的循環(huán)燃燒裝置的燃料反應(yīng)器中與甲烷反應(yīng)，氣體產(chǎn)物分離出水后得到幾乎不含雜質(zhì)的二氧化碳，從而有利于二氧化碳的回收利用，達(dá)到減少碳排放的目的。請(qǐng)回答下列問題：

（1）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣直接排放到空氣中，引發(fā)的主要環(huán)境問題有 。（填寫字母編號(hào)）

A．溫室效應(yīng) B．酸雨

C．粉塵污染 D．水體富營(yíng)養(yǎng)化

（2）在煙氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進(jìn)入脫硫裝置前，需通一段時(shí)間二氧化碳以增加其脫硫效率；脫硫時(shí)控制漿液的pH，此時(shí)漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。

①二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到產(chǎn)物為。

②亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學(xué)方程式為。

（3）已知1 mol CH4在燃料反應(yīng)器中完全反應(yīng)生成氣態(tài)水時(shí)吸收160.1 kJ的熱量，1 mol CH4在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出802.3 kJ的熱量。寫出空氣反應(yīng)器中發(fā)生的熱化學(xué)方程式：。

（4）回收的CO2與苯酚鈉在一定條件下反應(yīng)生成有機(jī)物M，其化學(xué)式為C7H5O3Na，M經(jīng)稀硫酸化得到一種藥物中間體N，N的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為OHCOOH。

①M(fèi)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

②分子中無—O—O—，醛基與苯環(huán)直接相連的N的同分異構(gòu)體共有種。

解析（1）煤燃燒的產(chǎn)物中有CO2、煙塵以及SO2，分別導(dǎo)致溫室效應(yīng)、粉塵污染和酸雨；但沒有營(yíng)養(yǎng)元素排入水中，不會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。

（2）①CO2與CaCO3反應(yīng)生成易溶的Ca(HCO3)2。②由題意知，亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧氣氧化為硫酸鈣。

（3）根據(jù)圖示以及硫酸鈣與甲烷反應(yīng)的氣體產(chǎn)物只有水可知，燃料反應(yīng)器中發(fā)生的熱化學(xué)方程式為：

CH4(g)＋CaSO4(s)→CO2(g)＋2H2O(g)＋CaS(s),ΔH=160.1 kJmol-1①

再寫出甲烷在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式：

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g);ΔH=-802.3 kJ·mol-1②

②-①可得熱化學(xué)方程式：

CaS(s)+2O2(g)→CaSO4(s);

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

（4）由M酸化后得COOHOH，可得M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為COONaOH。N的分子式為C7H6O3，符合條件的同分異構(gòu)體有：CHOOOCH、OOCHCHO、OHCOOCH、OHCCOOH、CHOCOOH、COOHCHO，共6種。

答案:⑴ABC

⑵①Ca(HCO3)2或碳酸氫鈣

②Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4

⑶CaS(s)+2O2(g)CaSO4(s),

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

⑷①COONaOH②6

點(diǎn)評(píng)本題考查了燃料脫硫的原理、熱化學(xué)方程式的書寫、有機(jī)物的推斷以及同分異構(gòu)體種類的判斷等知識(shí)，要求考生具有牢固的基礎(chǔ)知識(shí)，具有綜合運(yùn)用各種知識(shí)解決問題的能力。

(收稿日期：2014-02-15)

考點(diǎn)一、石油和煤的加工

例1下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的是（）。

A．石油裂化主要得到乙烯

B．石油分餾是化學(xué)變化，可得到汽油、煤油

C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣

D．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑

解析A項(xiàng)，石油裂化的目的是獲得更多的液態(tài)輕質(zhì)汽油，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，石油分餾屬于物理變化，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，煤制煤氣是化學(xué)變化，錯(cuò)誤。

答案：C。

點(diǎn)評(píng)本題考查化石燃料的利用，意在考查考生對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的掌握情況。

考點(diǎn)二、太陽(yáng)能的利用

例2人工光合作用能夠借助太陽(yáng)能，用CO2和H2O制備化學(xué)圖1原料。圖1是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是（）。

A．該過程是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程

B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生

C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng)

D．催化劑b表面的反應(yīng)是CO2 +2H++2e-HCOOH

解析A項(xiàng)，根據(jù)題給信息和反應(yīng)特點(diǎn)，該電池中發(fā)生的總反應(yīng)式為：2CO2+2H2O2HCOOH+O2↑，故其是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能，正確；B項(xiàng)，根據(jù)氫離子的轉(zhuǎn)移方向和電子的轉(zhuǎn)移方向，可知催化劑a這一極為電源的負(fù)極，故其表面發(fā)生：2H2O-4e-4H++O2↑，氧元素化合價(jià)升高被氧化，正確；C項(xiàng)，催化劑表面產(chǎn)生氫離子，酸性增強(qiáng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，催化劑b這一極為電源的正極，故其表面發(fā)生：CO2+2H++2e-HCOOH，正確。

答案：C。

點(diǎn)評(píng)本題以太陽(yáng)能的利用為載體，考查了能量的轉(zhuǎn)化、原電池的基本原理、電極反應(yīng)式的書寫和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化等知識(shí)，要求考生能根據(jù)圖形正確地分析、判斷原電池的電極，準(zhǔn)確地理解原電池的工作原理。

考點(diǎn)三、氫能的存儲(chǔ)

例3科學(xué)家最近研究出一種環(huán)保、安全的儲(chǔ)氫方法，其原理可表示為：

NaHCO3+H2儲(chǔ)氫釋氫HCOONa+H2O

下列有關(guān)說法正確的是（ ）。

A．儲(chǔ)氫、釋氫過程均無能量變化

B．NaHCO3、HCOONa均含有離子鍵和共價(jià)鍵

C．儲(chǔ)氫過程中，NaHCO3被氧化

D．釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2

解析A項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)過程中一定伴隨著能量的變化，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NaHCO3、HCOONa均為離子化合物，含有離子鍵，在HCO-3、HCOO-中均含有共價(jià)鍵，正確；C項(xiàng)，儲(chǔ)氫過程中NaHCO3被還原，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，沒有說明氣體所處的狀態(tài)，錯(cuò)誤。

答案:B。

點(diǎn)評(píng)本題以新的儲(chǔ)氫方法為背景，綜合考查化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)鍵、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，同時(shí)考查考生對(duì)接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。

考點(diǎn)四、天然氣在電池中的應(yīng)用

例4新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。

圖2回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為、。

（2）閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)化學(xué)方程式為；

（3）若每個(gè)電池甲烷通入量 為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為（法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1，列式計(jì)算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為L(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

解析（1）總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O，正極反應(yīng)式為2O2+4H2O+8e-8OH-，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到。（2）由三個(gè)池可看出一、二兩池為串聯(lián)的電池，其中甲烷與氧氣反應(yīng)，甲烷是還原劑，其所在極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣。（3）1 mol甲烷氧化失去8 mol電子，電量為8×9.65×104C，因題中雖有兩個(gè)燃料電池，但電子的傳遞只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)算，1 L為1/22.4 mol，可求電量；甲烷失電子是Cl-失電子數(shù)的8倍，則得到氫氣為4 L（CH4~8Cl-~4Cl2）。

答案:（1）2O2+4H2O+8e-8OH-，CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O

（2）H22NaCl+2H2O通電

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（3）1 L22.4 L·mol-1×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C4 L

點(diǎn)評(píng)本題以甲烷燃料電池為載體，考查原電池電極反應(yīng)式的書寫、電解原理、電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)，要求考生能準(zhǔn)確判斷原電池與電解池，并能進(jìn)行綜合運(yùn)用。

考點(diǎn)五、煤的燃燒與環(huán)境保護(hù)

圖3例5直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，將煙氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，最終生成硫酸鈣。硫酸鈣可在圖3所示的循環(huán)燃燒裝置的燃料反應(yīng)器中與甲烷反應(yīng)，氣體產(chǎn)物分離出水后得到幾乎不含雜質(zhì)的二氧化碳，從而有利于二氧化碳的回收利用，達(dá)到減少碳排放的目的。請(qǐng)回答下列問題：

（1）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣直接排放到空氣中，引發(fā)的主要環(huán)境問題有 。（填寫字母編號(hào)）

A．溫室效應(yīng) B．酸雨

C．粉塵污染 D．水體富營(yíng)養(yǎng)化

（2）在煙氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進(jìn)入脫硫裝置前，需通一段時(shí)間二氧化碳以增加其脫硫效率；脫硫時(shí)控制漿液的pH，此時(shí)漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。

①二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到產(chǎn)物為。

②亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學(xué)方程式為。

（3）已知1 mol CH4在燃料反應(yīng)器中完全反應(yīng)生成氣態(tài)水時(shí)吸收160.1 kJ的熱量，1 mol CH4在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出802.3 kJ的熱量。寫出空氣反應(yīng)器中發(fā)生的熱化學(xué)方程式：。

（4）回收的CO2與苯酚鈉在一定條件下反應(yīng)生成有機(jī)物M，其化學(xué)式為C7H5O3Na，M經(jīng)稀硫酸化得到一種藥物中間體N，N的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為OHCOOH。

①M(fèi)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

②分子中無—O—O—，醛基與苯環(huán)直接相連的N的同分異構(gòu)體共有種。

解析（1）煤燃燒的產(chǎn)物中有CO2、煙塵以及SO2，分別導(dǎo)致溫室效應(yīng)、粉塵污染和酸雨；但沒有營(yíng)養(yǎng)元素排入水中，不會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。

（2）①CO2與CaCO3反應(yīng)生成易溶的Ca(HCO3)2。②由題意知，亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧氣氧化為硫酸鈣。

（3）根據(jù)圖示以及硫酸鈣與甲烷反應(yīng)的氣體產(chǎn)物只有水可知，燃料反應(yīng)器中發(fā)生的熱化學(xué)方程式為：

CH4(g)＋CaSO4(s)→CO2(g)＋2H2O(g)＋CaS(s),ΔH=160.1 kJmol-1①

再寫出甲烷在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式：

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g);ΔH=-802.3 kJ·mol-1②

②-①可得熱化學(xué)方程式：

CaS(s)+2O2(g)→CaSO4(s);

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

（4）由M酸化后得COOHOH，可得M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為COONaOH。N的分子式為C7H6O3，符合條件的同分異構(gòu)體有：CHOOOCH、OOCHCHO、OHCOOCH、OHCCOOH、CHOCOOH、COOHCHO，共6種。

答案:⑴ABC

⑵①Ca(HCO3)2或碳酸氫鈣

②Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4

⑶CaS(s)+2O2(g)CaSO4(s),

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

⑷①COONaOH②6

點(diǎn)評(píng)本題考查了燃料脫硫的原理、熱化學(xué)方程式的書寫、有機(jī)物的推斷以及同分異構(gòu)體種類的判斷等知識(shí)，要求考生具有牢固的基礎(chǔ)知識(shí)，具有綜合運(yùn)用各種知識(shí)解決問題的能力。

(收稿日期：2014-02-15)