Question

【题目】氢能源是21世纪的绿色能源，氢能电池和氢能汽车被公认为最重要的战略新兴产业。当前制取氢气成本太高，科学家研究出如图1所示高效、经济的两种制氢途径。

（1）途径1：用二氧化钛作催化剂，利用太阳能分解水，从能量转换的角度看，该过程主要由太阳能转化为______能。其中二氧化钛中钛元素的化合价为____。

（2）途径2：通过光电转化装置提供电能，电解水。如图2是化学家为了揭示水的组成，完成电解水的实验。

①在该实验中，通常会加入少量的硫酸钠的目的是_______。一段时间后，可观察到电极上产生无色气泡，甲、乙试管中收集到的气体体积比为___，接口b处应接电源___（填“正”或“负”）极。

②请你设计验证乙管生成的气体：

实验步骤	现象	得出的结论
_______	_______	_______

（3）氢能是最具有发展前景的终极能源。请说明其优点为________（一点即可）。

Answer 1

【答案】化学 +4 增强导电性 2:1 正 用带火星木条伸入试管中 木条复燃 则该气体为氧气 氢能来源广泛、燃烧只生成水绿色环保、能源密度高、转换效率高和适用范围广等

【解析】

（1）利用太阳能分解水，生成氢气和氧气，氢气具有可燃性，燃烧放出大量的热。所以太阳能分解水生成氢气，是太阳能转化为化学能。在二氧化钛中氧元素的化合价为-2价，根据化合物里正负化合价代数和为0，则钛元素的化合价为+4。

（2）①在电解水实验中，加入少量的硫酸钠的目的是增强水的导电性。根据图中分析，甲、乙试管中收集到的气体体积比为2:1，则甲试管中收集的气体是氢气，乙试管收集的气体是氧气，根据正极产生氧气，负极产生氢气，所以接口b处应接电源正极。

②已知乙管生成的气体是氧气，则检验该气体的方法是：取出试管，用带火星的木条伸入试管内，如果木条复燃，则该气体是氧气。

（3）氢能具有的优点有：氢能来源广泛、燃烧产物是水，绿色环保，热值高等。