Question

【題目】氫能源是21世紀的綠色能源，氫能電池和氫能汽車被公認為最重要的戰略新興產業。當前制取氫氣成本太高，科學家研究出如圖1所示高效、經濟的兩種制氫途徑。

（1）途徑1：用二氧化鈦作催化劑，利用太陽能分解水，從能量轉換的角度看，該過程主要由太陽能轉化為______能。其中二氧化鈦中鈦元素的化合價為____。

（2）途徑2：通過光電轉化裝置提供電能，電解水。如圖2是化學家為了揭示水的組成，完成電解水的實驗。

①在該實驗中，通常會加入少量的硫酸鈉的目的是_______。一段時間后，可觀察到電極上產生無色氣泡，甲、乙試管中收集到的氣體體積比為___，接口b處應接電源___（填“正”或“負”）極。

②請你設計驗證乙管生成的氣體：

實驗步驟	現象	得出的結論
_______	_______	_______

（3）氫能是最具有發展前景的終極能源。請說明其優點為________（一點即可）。

Answer 1

【答案】化學 +4 增強導電性 2:1 正 用帶火星木條伸入試管中 木條復燃 則該氣體為氧氣 氫能來源廣泛、燃燒只生成水綠色環保、能源密度高、轉換效率高和適用范圍廣等

【解析】

（1）利用太陽能分解水，生成氫氣和氧氣，氫氣具有可燃性，燃燒放出大量的熱。所以太陽能分解水生成氫氣，是太陽能轉化為化學能。在二氧化鈦中氧元素的化合價為-2價，根據化合物里正負化合價代數和為0，則鈦元素的化合價為+4。

（2）①在電解水實驗中，加入少量的硫酸鈉的目的是增強水的導電性。根據圖中分析，甲、乙試管中收集到的氣體體積比為2:1，則甲試管中收集的氣體是氫氣，乙試管收集的氣體是氧氣，根據正極產生氧氣，負極產生氫氣，所以接口b處應接電源正極。

②已知乙管生成的氣體是氧氣，則檢驗該氣體的方法是：取出試管，用帶火星的木條伸入試管內，如果木條復燃，則該氣體是氧氣。

（3）氫能具有的優點有：氫能來源廣泛、燃燒產物是水，綠色環保，熱值高等。