Question

16．化學(xué)與能源開發(fā)密切相關(guān)，氫能源是理想能源，氫能源開發(fā)一直是前沿科學(xué)研究的課題之一，科學(xué)家研發(fā)出一種以鋁鎵合金（鎵：Ga）和水為原料制取氫氣的新工業(yè)，流程如圖1所示：
（1）用鋁鎵合金與鋁片相互刻劃，發(fā)現(xiàn)鋁片上有劃痕，說明鎵合金的硬度大．
（2）氫氣被稱為“綠色能源”的主要原因是燃燒的產(chǎn)物是水，無污染
（3）反應(yīng)①中鎵的作用是催化作用，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+3H₃O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑，屬于四種基本反應(yīng)類型中的置換反應(yīng)．與電解水制取氫氣相比，用鋁鎵合金和水為原料制取氫氣的優(yōu)點(diǎn)是（答出一點(diǎn)即可）反應(yīng)在常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源．
（4）鎵的原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，請(qǐng)寫出鎵與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑
（5）該工藝流程中產(chǎn)生的氫氣與氧氣的質(zhì)量比為1：8
（6）在整個(gè)流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有鎵和鋁

Answer 1

分析 （1）根據(jù)合金的硬度大于純金屬的硬度來分析回答；
（2）氫氣燃燒只生成水，不污染環(huán)境，所以氫能是一種清潔能源；
（3）根據(jù)鎵在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用；化學(xué)方程式的書寫以及基本反應(yīng)類型的判斷來分析；
根據(jù)電解水生成氫氣和氧氣，然后與鎵鋁合金制取氫氣得出后者制取氫氣的優(yōu)點(diǎn)；
（4）根據(jù)鎵原子最外層電子數(shù)可知，在化學(xué)反應(yīng)中易失去3個(gè)電子而顯+3價(jià)，結(jié)合反應(yīng)實(shí)質(zhì)來分析．
（5）根據(jù)水的組成分析回答；
（6）根據(jù)物質(zhì)的變化分析可以循環(huán)使用的物質(zhì)．

解答 解：（1）由于合金的硬度大于純金屬的硬度，所以兩塊金屬片相互刻劃后，在鋁片上有明顯的劃痕，說明硬度比合金��；
（2）氫能是一種清潔能源，具有廣闊的發(fā)展前景；氫氣燃燒生成物只有水，不污染環(huán)境；
（3）反應(yīng)①中鎵能使該反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，而其質(zhì)量與化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生改變，所以反應(yīng)①中鎵充當(dāng)了催化劑，起到了催化作用；在催化劑的作用下，鋁與水反應(yīng)生成氧化鋁和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Al+3H₃O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑；該反應(yīng)是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)與另一種化合物，屬于置換反應(yīng)；電解水制取氫氣需要消耗電能且反應(yīng)的速度慢；鎵鋁合金制取氫氣常溫下進(jìn)行不需要消耗能源，反應(yīng)速度較快；
（4）鎵顯+3價(jià)，鎵與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑；
（5）由于水中氫、氧元素的質(zhì)量比是1：8．由質(zhì)量守恒定律可知，該工藝流程中產(chǎn)生的氫氣與氧氣的質(zhì)量比為1：8．
（6）由整個(gè)流程中物質(zhì)的變化可知，可以循環(huán)使用的物質(zhì)是：鎵和鋁．
故答為：（1）鎵合金的硬度大；（2）燃燒的產(chǎn)物是水，無污染；（3）催化作用，2Al+3H₃O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑置換反應(yīng)，常溫下反應(yīng)，節(jié)約能源；（4）2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑；（5）1：8；（6）鎵和鋁．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工藝中的信息給予題，難度不大，注意從題目中獲取相關(guān)的信息并結(jié)合相關(guān)的知識(shí)分析判斷得出結(jié)論即可，難度不大，可以考查學(xué)生的知識(shí)遷移能力．