Question

（2006?镇江）能源和环境是当今人类面临的两大问题．目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源．随着全球能源使用量的增长及不科学使用，化石燃料等不可再生能源将日益枯竭，并对环境产生严重影响．这就迫切要求人们开发氢能、太阳能等新能源．
（1）氢能来源广泛，是高能清洁能源．氢气除了可直接燃烧获得热量外，还可设计成燃料电池．目前使用氢能还面临着氢气的制取和氢气的储存两个问题．如图为模拟氢、氧燃料电池的实验装置．X、Y均为纱布袋做成的容器，装有活性炭，并与内部的石墨棒紧密接触，导线与石墨连接（石墨和活性炭都能导电）．把X、Y浸在水中，并在水中加一些稀硫酸，以增强水的导电能力．当电键K与b接通，发生反应的化学方程式为

2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑

．通电一段时间内没有看到气泡逸出，是因为活性炭具有

吸附

性，从而解决了气体储存的问题．此时将电键K与a接通，灯泡发光，说明能量发生了如下转化：氢能→

电

能→光能和热能．
（2）一些常用燃料燃烧时的热值如下表：

燃料	天然气（以CH4计）	液化气（以C4H10计）	原煤（以C计）
热值（kJ/g）	约56	约50	约33

①目前不提倡直接用原煤作燃料的主要原因是：a

原煤含有硫等有害元素，燃烧产生SO₂污染空气

，b

燃烧产生大量粉尘污染空气热值低等

．
②化石燃料燃烧放出的CO₂是一种温室气体，大量向空气中排放CO₂将对气候产生负面影响．试通过计算说明，当上表中天然气和液化气充分燃烧获得相等的热量时，哪一种燃料放出的CO₂较少？

Answer 1

分析：（1）根据方程式的书写、活性炭的结构特点、能量的转化关系考虑；（2）①根据原煤燃烧后产生污染考虑；②利用放出相同的热量进行计算．

解答：解：（1）电解水的反应物是水，生成物时氢气和氧气，用观察法配平即可，反应条件是电解写在等号上边，氢气和氧气后面标上上升符号，所以方程式为2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑；由于活性炭具有疏松多孔的结构所以具有吸附性；由于灯泡发光需要有电，所以氢能转化为电能；
（2）①原煤含有硫等有害元素，燃烧产生SO₂污染空气  燃烧产生大量粉尘污染空气热值低等，
②设都放出QkJ的热量，m（CH₄） 和m（C₄H₁₀）分别为：
m（CH₄）=

QkJ

56kJ/g

=

Q

56

g；m（C₄H₁₀）=

QkJ

50kJ/g

=

Q

50

g
设这些质量的甲烷完全燃烧产生二氧化碳质量为m（CO₂）_甲烷
则：
CH₄+2O₂

点燃  .

CO₂+2H₂O
16            44

Q

56

g       m（CO₂）_甲烷

16

Q 56 g

=

44

m(CO2)，，

解得m（CO₂）_甲烷=0.049Qg
设这些质量的液化气燃烧产生二氧化碳质量为m（CO₂）_液化气
则：
2C₄H₁₀+13O₂

点燃  .

8CO₂+20H₂O
2×58             8×44

Q

50

g           m（CO₂）_液化气

2×58

Q 50 g

=

8×44

m(CO2)，，

解得m（CO₂）_液化气=0.061Qg 
m（CO₂）_甲烷＜m（CO₂）_液化气
故答案为：（1）2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑  吸附  电能（2）①原煤含有硫等有害元素，燃烧产生SO₂污染空气  燃烧产生大量粉尘污染空气  热值低等，②天然气．

点评：解答本题关键是方程式书写方法，热量的计算方法，通过计算进行比较．