Question

4．氢能源是理想能源，氢能源开发一直是前沿科学研究的课题之一．科学家研发出一种以铝镓合金（镓：Ga）和水为原料制取氢气的新工艺，流程如图1所示．

（1）从物质分类的角度看，铝镓合金属于（填“纯净物”或“混合物”）混合物，用该合金与铝片相互刻划，发现铝片上有划痕，说明合金的硬度大．
（2）氢气是一种能源，它在空气中燃烧的化学方程式是2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，氢气被称为“绿色能源”的主要原因是产物是水，无污染．
（3）反应①中镓的作用是催化剂，该反应的化学方程式是2Al+3H₂O$\frac{\underline{\;镓\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑，属于四种基本反应类型中的置换反应．与电解水制取氢气相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是（答出一点即可）装置简单等．
（4）图2所示是镓的原子结构示意图，据此可知镓元素在化合物中呈现+3价，请写出镓与稀盐酸反应的化学方程式2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑．

Answer 1

分析 根据给出的转化关系对应的过程分析每个对应的问题，或者直接分析每个问题，从给出的信息中找对应的信息．

解答 解：
（1）由于铝镓合金是铝和镓组成的混合物，所以从物质分类的角度看，铝镓合金属于混合物．用该合金与铝片相互刻划，发现铝片上有划痕，说明合金的硬度大．
（2）氢气是一种能源，它在空气中燃烧，是氢气和氧气在点燃的情况下生成水，对应的化学方程式是 2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，氢气被称为“绿色能源”的主要原因是 产物是水，无污染．
（3）反应①中，镓在反应前后没有发生变化，一直是单质，同时也使铝和水这一常温下几乎不发生的反应能够快速发生，所以在该过程中镓的作用是 催化剂，由图可以看出，在镓的催化下，铝和水反应生成氧化铝和氢气．对应的化学方程式是 2Al+3H₂O$\frac{\underline{\;镓\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂↑，形式上是单质和化合物生成新的单质和新的化合物，为置换反应．与电解水制取氢气相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点，由于不需要通电且为常温下进行所以要求的装置会简单，同时不用电，所以安全性更高，等等，答案不唯一，合理即可．但是不主张回答不通电，节约能源，因为不能因为过程的不用电就认为节约能源，用到的原料制备可能会更消耗能源．
（4）镓元素在化合物中呈现+3价，所以镓和盐酸反应生成氯化镓和氢气，对应的化学方程式为：2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑．
故答案为：
（1）混合物；合金的硬度大．
（2）2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O；产物是水，无污染．
（3）催化剂；2Al+3H₂O$\frac{\underline{\;镓\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂；置换反应； 装置简单等（合理即可）．
（4）2Ga+6HCl=2GaCl₃+3H₂↑．

点评 读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息扑捉的有效性．解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识．