《2025年通城学典全程测评卷九年级化学全一册沪教版》

26.(10分)(2024·扬州宝应模拟)氢气被视为未来理想的能源,科学家对氢的研究从未停歇。氢能源的广泛使用需解决制氢、储氢等问题。
Ⅰ.图甲、图乙分别为全球制氢原料占比和主流制氢方法的经济性对比图。
(1)由图像可知:目前氢气的主要来源是天然气和煤(填"天然气和煤""醇类"或"水")。
(2)结合图乙分析,目前电解水制氢还不适宜大规模推广的可能原因是电解水制氢成本高。
(3)电解水制氢需要消耗大量电能,下列获取电能的方式中,一定存在碳排放的是C(填字母)。
A. 水力发电 B. 太阳能发电 C. 燃煤发电

(4)甲烷和水蒸气催化重整是制高纯氢的重要方法之一,生产过程中涉及的重要反应有:
$a. CH_4+H_2O= $催化剂$/△= CO+3H_2;b. CO+H_2O= $催化剂$/△= CO_2+H_2。$
①通过调控反应条件。使a中生成的CO在b中全部转化,目的是除去CO。
②催化重整体系中还需要投入一定量的CaO用来吸收二氧化碳(或CO₂),提高$H_2$的体积分数。$H_2$体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图丙,从$t_1min$起,单位时间内CaO消耗率降低(填"升高""降低"或"不变")。
Ⅱ.氢气的储存有以下两种方法。
(5)方法一:将氢气直接加压储存在由某种镁铝合金制造的储氢罐中备用。从物质分类的角度来看,镁铝合金属于混合物(填"纯净物"或"混合物")。
(6)方法二:先通过$Mg_2Cu$与氢气反应,将氢气转化为$MgH_2$暂时"储存"起来,此为储氢反应(如图丁)。化合物$MgH_2$中的镁元素化合价为+2,氢元素的化合价为-1。储氢反应的化学方程式为$3H_{2}+2Mg_{2}Cu\xlongequal[高温]{Ar}3MgH_{2}+MgCu_{2}$。需要使用氢气时,可通过释氢反应实现$:MgH_2+2H_2O= Mg(OH)_2+2H_2↑。$$13g MgH_2$全部与水反应,释放出$H_2$的质量为2g。

答案： （1）天然气和煤 （2）电解水制氢成本高 （3）C（4）①除去CO ②二氧化碳(或CO₂) 降低 （5）混合物 （6）-1 $3H_{2}+2Mg_{2}Cu\xlongequal[高温]{Ar}3MgH_{2}+MgCu_{2}$ 2解析:
(1)由图甲可知,制取氢气的主要原料是天然气和煤。
(2)结合图乙分析,目前电解水制氢成本高,所以还不适宜大规模推广。
(3)水力发电是将水能转化为电能,不存在碳排放,A不符合题意。太阳能发电是将太阳能转化为电能,不存在碳排放,B不符合题意。燃煤发电是利用煤炭燃烧将化学能转化为电能,存在碳排放,C符合题意。故选C。
(4)①由于CO有毒,需要通过调控反应条件,使a中生成的CO在b中全部转化。②由题给化学方程式b可知,该反应的产物有CO₂和H₂,要想提高H₂的体积分数,需要有物质吸收混合生成气中的CO₂,则催化重整体系中投入一定量的CaO用于吸收CO₂,可提高H₂的体积分数。从题图丙可知,在t₁ min之后,CaO的消耗率变化曲线变缓,即单位时间内CaO的消耗率降低。
(5)铝镁合金是由多种物质组成的,属于混合物。
(6)由图丁可知,氢气和Mg₂Cu是反应物,MgH₂和MgCu₂是生成物,该反应是在高温条件下以氩气作保护气的环境下进行的,则该反应的化学方程式为$3H_{2}+2Mg_{2}Cu\xlongequal[高温]{Ar}3MgH_{2}+MgCu_{2}$。设13 g MgH₂全部与水反应,释放出H₂的质量为x。$MgH_{2}+2H_{2}O\xlongequal{\;\;}Mg(OH)_{2}+2H_{2}\uparrow$26 413 g x$\frac{26}{4}=\frac{13\,g}{x}$$x=2\,g$

27.葡萄糖是生命体所需能量的主要来源。
【提出问题】葡萄糖完全燃烧的产物是$CO_2$和$H_2O,$由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物?
【实验设计】为了确定葡萄糖的元素组成,某小组设计了如图实验(其中浓硫酸、无水$CaCl_2$均为常用干燥剂,部分固定装置已省略)。

(1)装置A中发生反应的化学方程式是$2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O+O_{2}\uparrow$。
(2)装置B中浓硫酸的作用是吸收水蒸气(或干燥气体)。
(3)装置C处氧化铜的作用是将葡萄糖不完全燃烧产生的一氧化碳转化为二氧化碳。
【方案评价】用充有空气的储气球代替装置A,是否更有利于实验的进行?否(填"是"或"否"),原因是空气中含有二氧化碳,影响实验结果的准确性。
【数据处理】下表是同学们填写的实验报告,请你帮助完成。
|实验事实|数据分析及结论|
|1.8g葡萄糖完全燃烧,得到$2.64g CO_2$和$1.08g H_2O$|根据实验数据分析:(不能用葡萄糖的化学式进行计算)①1.8g葡萄糖中碳元素的质量=$2.64\,g× \left( \frac{12}{44}× 100\% \right)$(列式)②1.8g葡萄糖中氢元素的质量=0.12g结论:葡萄糖含有的元素是碳、氢、氧|

【讨论交流】葡萄糖在空气中不容易被点燃,但若在葡萄糖中掺少量烟灰,则很容易被点燃,可见,烟灰在此可能起催化作用。

答案： 【实验设计】
(1)$2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O+O_{2}\uparrow$（2）吸收水蒸气(或干燥气体) （3）将葡萄糖不完全燃烧产生的一氧化碳转化为二氧化碳【方案评价】否 空气中含有二氧化碳,影响实验结果的准确性【数据处理】①$2.64\,g× \left( \frac{12}{44}× 100\% \right)$ ②0.12 碳、氢、氧【讨论交流】催化解析:【实验设计】
(1)装置A中有过氧化氢溶液和二氧化锰,所以发生反应的化学方程式是$2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O+O_{2}\uparrow$。
(2)浓硫酸有吸水性,所以浓硫酸的作用是吸收水蒸气,干燥气体。
(3)葡萄糖可能因不完全燃烧生成CO,氧化铜能与CO反应,将CO转化为CO₂。所以氧化铜的作用是将葡萄糖不完全燃烧产生的一氧化碳转化为二氧化碳。【方案评价】因为空气中含有二氧化碳,会影响实验结果的准确性,所以用充有空气的储气球代替装置A不利于实验进行。【数据处理】①1.8 g葡萄糖中碳元素的质量为$2.64\,g× \left( \frac{12}{44}× 100\% \right)=0.72\,g$;②1.8 g葡萄糖中氢元素的质量为$1.08\,g× \left( \frac{2}{18}× 100\% \right)=0.12\,g$,则含有氧元素的质量为1.8 g-0.72 g-0.12 g=0.96 g,所以葡萄糖中含有的元素是碳、氢、氧元素。【讨论交流】加入烟灰使反应更容易发生,所以烟灰在此可能起催化作用。