Question

15．今年地球日主题为：“珍惜地球资源，转变发展方式”．为减少化石燃料的使用，降低污染，各国都在积极进行技术创新．
（1）近日，美国科学家发明了一种“发电叶子”，将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求．①整个过程中都发生了哪些形式的能量转化？太阳能→化学能→电能．
②“发电叶子”产生氢气、氧气的化学方程式为2H₂O$\frac{\underline{\;太阳能\;}}{催化剂}$2H₂↑十O₂↑．
（2）我国积极改进风电技术，扩大风电使用，并配套大型储能设备--“全钒液流”储能电池，以保证稳定供电．
①与煤炭火力发电相比，风力发电的优点是风能是可再生能源（或使用风能不会产生污染空气的有害气体等其他合理答案也可）．
②“全钒液流”储能电池在充电时，电池中的VO²⁺会变成VO₂⁺，这个过程中钒元素（V）的化合价由+4价变为+5价．
（3）为了降低汽车排放的尾气对空气的污染，现在的大部分汽车都安装了催化式排气净化器．图2列举的是几种气体在净化器中转换前后的变化．
①根据图2所提供的信息，举例说明催化式排气净化器是如何降低汽车尾气污染的CO经过净化器后有90%的CO转化成CO₂（其他合理答案也可）．

②气体在催化式排气净化器里面发生了化学变化．请用原子、分子的知识概括化学变化的实质化学变化中分子分成原子，原子重新组合成新分子．
③为了使汽车尾气的污染更小，研究催化式排气净化器的专家们还要注意什么问题提高CO转化为CO₂、氮氧化合物转化为氮气的比例（或把产生的CO₂收集起来，而不是直接排放到大气中等，其他合理答案也可）．

Answer 1

分析 （1）①根据信息“将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求”回答．
②根据信息“叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，”回答．
（2）①根据风能的优点回答．
②根据原子团的化合价与离子所带电荷一致，以及化合价的代数和的算法计算．
（3）①根据图片所提供的信息回答．
②根据化学变化的实质回答．
③根据一氧化碳和氮氧化合物的转化率和二氧化碳过量排放的危害回答

解答 解：①根据信息“将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求”知，整个过程中都发生的能量转化为：太阳能→氢气和氧气中的化学能→电能．
②根据信息“叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，”知，反应物是水，生成物是氢气和氧气，条件是太阳能和催化剂，故方程式为：2H₂O$\frac{\underline{\;太阳能\;}}{催化剂}$2H₂↑十O₂↑；
（2）①风能是可再生能源，使用风能不会产生污染空气的有害气体等．
②原子团的化合价与离子所带电荷一致，即VO为+2价，VO₂为+1价，又因氧显负二价，所以在VO²⁺中V的化合价为+4价，在VO₂⁺中V的化合价为+5价，这个过程中钒元素（V）的化合价由+4变成+5．
（3）①根据图片所提供的信息，CO经过净化器后有90%的CO转化成CO₂，氮氧化合物有90%的转化成氮气．
②气体在催化式排气净化器里面发生了化学变化，其实质是分子分成原子，原子重新组合成新分子．
③要注意提高CO转化为CO₂、氮氧化合物转化为氮气的比例，进一步减少有毒气体排放，或把产生的CO₂收集起来，而不是直接排放到大气中，以防止温室效应加剧．
故答案为：（1）①太阳能→化学能→电能；②2H₂O$\frac{\underline{\;太阳能\;}}{催化剂}$2H₂↑十O₂↑；（2）①风能是可再生能源（或使用风能不会产生污染空气的有害气体等其他合理答案也可）；②+4；+5；（3）①CO经过净化器后有90%的CO转化成CO₂（其他合理答案也可）；②化学变化中分子分成原子，原子重新组合成新分子；③提高CO转化为CO₂、氮氧化合物转化为氮气的比例（或把产生的CO₂收集起来，而不是直接排放到大气中等，其他合理答案也可）．

点评 本题主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力．增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．