初中科粤版第五章 燃料5.1 洁净的燃料——氢气精品课时练习

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基础知识清单
一、氢气的物理性质
【说明】
（1）密度比空气小，可用向下排空气法收集。难溶于水可用排水法收集。
（2）标准状况下，氢气的密度为0.089 g/L，是密度最小的气体，这是氢气不同于其他气体的显著特征。
二、氢气的化学性质
1.氢气的燃烧实验
2.检验氢气纯度的方法
①收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下 ；②靠近火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，表明氢气已纯净。如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯；，这时要用拇指按住试管口一会儿，使管内氢气燃烧的火焰熄灭，再行收集氢气、验纯，直至听到轻微 “噗”声，才可在导管口处点火。

【说明】
（1）如果氢气中混有氧气（或空气），遇明火可能发生爆炸。因此，氢气在点燃前必须检验纯度。验纯时如果没有声音，不能说明氢气是纯净的，应该重新收集检验，直至纯净为止。
（2）并不是氢气中混有空气或氧气，点燃就一定发生爆炸。如果空气里混入氢气的体积达到总体积的4.0%~74.2% ，点燃时就会发生爆炸，这个范围叫做氢气的爆炸极限。
（3）任何可燃性气体与空气或氧气混合，遇明火都有可能发生爆炸。因此，在点燃前都要检验纯度。
3.高能和洁净燃料
氢气燃烧的热值高，产物是水，它是理想的高能和洁净燃料。氢气可作发射航天器火箭的高能燃料使用。在空间站中，可据此制备氧气，用以保证航天员呼吸的正常供给。
一、单选题
1．下列是纯净的氢气在空气中燃烧现象的描述，其中正确的是（ ）
①产生淡蓝色火焰 ②放出大量的热 ③生成水
A．①②B．②③C．①③D．①②③
2．关于氢气在空气中燃烧实验的下列说法正确的是（ ）
A．从现象上判断：水由碳、氢、氧元素组成的
B．从变化上分类：该变化属于物理变化
C．从宏观上分析：水是氢气和氧气组成的
D．从微观上分析：分子在化学变化中可分
3.下列关于氢气的说法错误的是
A．在标准状况下，氢气的密度比空气小
B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰
C．氢气难溶于水
D．点燃氢气时一定会发生爆炸
4．氢气在氧气中燃烧后生成水，下列说法错误的是（ ）
A．该反应中，原子种类没有发生改变
B．氢气、氧气和水都是由原子构成的
C．该反应中，分子种类发生了改变
D．该反应能说明水是由氢元素和氧元素组成的
5.如图是电解水和氢气燃烧两个实验，有关说法正确的是
A．点燃氢气前不检验纯度，一定会发生爆炸B．a、b两管收集到气体质量比为1：2
C．b管气体能使带火星木条复燃D．两个实验均可证明水的组成
6．用氢气吹肥皂泡并点燃，其实验现象能同时说明氢气（ ）
A．比空气轻，具有可燃性B．具有可燃性，比空气略轻
C．比空气轻，具有助燃性D．具有还原性，难溶于水
7.氢气是一种性能优越的能源，若以水作原料，来制取氢气，最理想的途径是（ ）
A．焦炭跟水蒸汽在高温下反应而制得
B．使炽热的铁和水蒸汽反应制得
C．利用太阳能进行制取
D．利用热电厂提供的电力来电解水
8．（多选）在带玻璃尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，则可以观察到的现象是（ ）
A．产生淡蓝色火焰B．有黑烟冒出
C．烧杯内壁有水珠出现D．产生黄色火焰
9．通过研究氢气的燃烧来认识水的组成，下列说法正确的是（ ）
A．氢气在纯氧中安静地燃烧，产生黄色火焰
B．点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干冷烧杯，可以看到白烟
C．点燃氢气，罩在火焰上的干冷烧杯只出现水珠，可见水由氢元素和氧元素组成
D．由实验可知水是由氢气和氧气组成的
10．承担北京冬奥会赛事交通运输保障任务的北京公交集团，启用了一批氢能源公交车。下列说法不正确的是（ ）
A．氢能源公交车更加绿色环保B．燃料加注时需严禁烟火
C．反应方程式是D．液氢和液氧用作发动机的燃料
11．氢气是一种应用前景非常广阔的新能源，大量制取氢气最理想的途径是（ ）
A. 利用太阳能分解水 B. 由热电站提供电力电解水
C. 用煤和水蒸气反应生成氢气 D. 用锌和稀硫酸反应制取氢气
12．在密闭容器中点燃下列气体时，会发生爆炸的是（ ）
A．二氧化碳和一氧化碳B．氮气和氦气
C．氢气和空气D．沼气和氮气
13.制作北京冬奥会火炬的材料是“碳纤维”，所用燃料是氢气。下列说法错误的是（ ）
A．碳纤维是一种新型化合物
B．碳纤维能耐受800℃以上高温，是因为它的着火点高
C．氢气做燃料，生成物是水，实现“零排放”
D．氢气能被压缩装入燃料罐中，是因为气体分子间隙大
14．从环境保护角度考虑，下列燃料中最理想的是（ ）
A．煤气B．酒精
C．汽油D．氢气
15.2020年5月23日特朗普在记者会说道：“我打算下周去看火箭发射，我希望和你们一起去，我想把你们都塞进去，暂时摆脱你们一会……”。液氢和液氧可以作为火箭的推进剂。下列关于推进剂的说法错误的是（ ）
A．液氧的化学式为O2
B．推进剂工作原理H2+O2H2O2
C．氢气作为燃料的优点是热值高，产物无污染
D．气态的氢气采用加压降温的方法可以转变为液氢
16．2020年5月5日，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功。如图表示火箭发动机内H2和O2燃烧生成H2O的微观过程，相关说法正确的是
A．反应前后，分子和原子的种类发生了改变
B．点燃氢气前不需要验纯
C．参加反应的H2和O2的质量比为1：8
D．通过上述反应可知，O2具有可燃性
17. 氢气的下列用途，利用了氢气物理性质的是（ ）
A．高能燃料B．冶炼金属
C．充灌探空气球D．焊接金属
18.有关纯净的氢气在空气中燃烧的现象的描述中不正确的是（ ）
A．安静燃烧产生淡蓝色火焰
B．燃烧产物是水
C．用手接触烧杯外壁发烫
D．在火焰上方罩一个干冷的烧杯，烧杯内壁凝结有水雾
19．下列关于由氢气的性质实验推导的说法中，不正确的是（ ）
A．氢气难溶于水，如果要收集产生的氢气，可以用排水法收集
B．氢气燃烧时，火焰上罩的烧杯，内壁有水珠，说明氢气燃烧生成了水
C．将装有氢气的试管移近酒精灯火焰，松开拇指时听到“噗”的一声说明氢气较纯
D．点燃氢气前一定要检验纯度，但点燃其他气体时，并非都要验纯
20.已知同温同压下，气体的分子个数比等于气体体积比。向装有一定量氧气的密闭容器中通入氢气充分反应，常温下，测得通入氢气的体积与反应后剩余气体体积关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．B点表示的意义是氢气和氧气恰好完全反应
B．氧气的起始体积为2mL
C．AB段表示剩余气体为氢气
D．C点表示剩余气体体积为（x﹣4）mL
21.科学家将微小的固态氢置于488万个大气压下，使固态氢中所有的氢分子破裂为氢原子，制得具有金属性质的金属氢。金属氢和氢气具有相同的（ ）
A．化学符号B．构成微粒C．组成元素D．化学性质
22．目前，科学家提出了一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系（如图）。下列说法错误的是（ ）
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．该氢能源的循环体系能够实现太阳能转化为电能
C．在此循环中发生了反应：
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
二、填空题
23.十八世纪末，英国科学家卡文迪许把氢气和氧气混合后，盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时，发出震耳的爆鸣声，瓶内壁上出现了水滴。
（1）上述反应的文字表达式为 ，该反应可得出水是由 组成的。
（2）上述反应过程中，未改变的粒子是 ，产生的新粒子是 。
（3）从微观上看，水蒸气凝聚成水滴的过程，是因为瓶壁温度较低，水分子遇冷后， 速率减慢， 减小。
24．用排水法收集一瓶氢气，如图所示倒置于铁架台上，说明氢气________ ，将点燃的蜡烛缓慢插入集气瓶中，瓶口有一团火焰，插入瓶中后蜡烛熄灭了，说明氢气具有___________性，但____________．
25.在通常状况下，氢气是一种无色、无味的气体，它难溶于水．据测定在标准状况下，氢气和同体积的空气相比，质量约是空气的．纯净的氢气在空气里安静地燃烧，放出大量的热．根据上述内容，用简明的语言回答下列问题：
（1）氢气的物理性质有______；
（2）氢气的化学性质有______；
（3）根据氢气的性质，推测氢气可能具有两种用途______、_______．
（4）用稀有气体氦气，作为大型升空气球的气体，其原因是：①______ ．②_______．
26．现在请你在实验室中探究氢气的有关性质，并回答下列有关问题。
(1)要“证实氢气的密度比空气小”，这属于氢气的________(填“物理”或“化学”)性质。
(2)点燃氢气后，观察到的现象是纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生_________色火焰。
(3)氢气在空气中燃烧的化学反应类型是_________，此反应_________(填“吸收”或“释放”)能量，故氢气可用作________。
27．“冰箭”冲天，中国挺进大火箭时代。
（1）氢气的利用。火箭采用液氢、液氧作为推进剂，其内部温度极低，因此称为“冰箭”，氢气是______（填序号）。
a．常规能源 b．绿色能源 c．不可再生能源
（2）氢气的制取。利用太阳能分解水制H2与电解水制H2相比，其优点是________。
（3）氢气的储存。在常温和250kPa下，镧镍合金（LaNi5）吸收氢气生成LaNi5H7，写出该反应的化学方程式__________。
（4）氢燃料电池是将化学能直接转化为________且能量转化效率高达约80%；与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②产物无污染，③________。
28.如图为氢气燃烧的微观示意图：
(1)读图获得的信息是______(写一条即可)。
(2)根据图示写出氢气燃烧的文字表达式：______，该反应属于______(填一种基本反应类型)。
(3)纯净的氢气在空气中安静地燃烧，若点燃氢气与氧气的混合气体就有可能引起爆炸。所以在点燃氢气前，必须先检验氢气的______。
(4)“氢气具有可燃性”，这属于氢气的______(填“物理”或“化学”)性质。此性质决定了氢气的用途是______。
29．取一只纸杯，在底部开一小孔，倒置在实验桌上（倒置时纸杯下垫木条使纸杯的下边缘一端稍稍抬起），用纸团堵住小孔，先收集满氢气后，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的长木条在小孔处点燃氢气，实验过程如图所示 ：
（1）请写出 B 中氢气燃烧的实验现象________________．
（2）请你用所学知识解释C中纸杯被高高掀起的原因_______________．
（3）“11•22”青岛输油管道爆炸事故造成重大人员伤亡和财产损失，请你推测管网发生爆炸的主要原因是__________________．
30.小红同学对纯净的氢气在空气中燃烧进行了实验探究，请你帮她完成表格：
1. （2023天津市中考）下列叙述正确的是
A. 可以采用降低可燃物着火点的方法灭火
B. 做实验时，不慎碰倒酒精灯，酒精在桌面上燃烧起来，可用水浇灭
C. 氢气是清洁、高能燃料，氢氧燃料电池可作为汽车的驱动电源
D. 做饭时，燃气灶火焰出现黄色，锅底出现黑色，则需调小灶具进风口
2. （2023年湖南省长沙中考）液氢已应用于航天等领域。目前在生活生产中大量使用氢能源还存在一定困难，原因是
A. 氢气本身无毒B. 氢气制取成本高和贮存困难
C. 氢气燃烧放出的热量多D. 氢气燃烧产物不污染空气
3．（2023·河南·中考真题）2023年5月30日，我国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天员顺利进入空间站。空间站内航天员吸入的氧气可由电解水提供，水通电分解的化学方程式为_____。运载火箭使用的燃料中有液氢，氢气作燃料的优点是_____(答出一条即可)。
4.（2023•襄城县校级模拟）通过研究氢气的燃烧来认识水的组成，下列说法正确的是（ ）
A．氢气在纯氧中安静地燃烧，产生黄色火焰
B．点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干冷烧杯，可以看到白烟
C．点燃氢气，罩在火焰上的干冷烧杯只出现水珠，可见水由氢元素和氧元素组成
D．由实验可知水是由氢气和氧气组成的
5. （2023年天津市红桥区三模）下列实验现象描述正确的是
A. 红磷在氧气中燃烧，产生大量的白雾
B. 硫在空气中燃烧产生微弱的淡蓝色火焰，并生成无色无味的气体
C. 一氧化碳高温还原氧化铜，红色粉末逐渐变为黑色
D. 氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰
6. （2023年河南省郑州二模）氢氧发动机是利用H2与O2反应产生能量的发动机，掌握氢氧发动机技术是一个国家成为航天强国的标志之一。下列相关说法不正确的是
A. 该火箭发动机高性能无污染
B. 点火装置的作用是使温度达到氢气的着火点
C. 发动机起动前要保证输送导管与泵内无空气并使推进剂呈液态
D. 控制H2和O2的分子个数比为1：2是为了保证H2和O2同时耗尽
7. （2023年上海市崇明区一模）氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。有关“氢气”说法错误的是
A. 属于非金属单质B. 点燃前需要检验其纯度
C. 氢元素以化合态存在D. 保持氢气化学性质的微粒是氢分子
8. （吉林省长春市第五十二中学2022-2023九年级下学期第一次月考）关于H2和 H2O 的说法正确的是
A. 构成：都是由分子构成，且都含有氢分子
B. 性质：常温下均为气体，都具有还原性
C. 用途： H2 可作燃料，蒸馏水可以长期饮用
D. 转化：都含氢元素，H2在氧气中燃烧可生成 H2O
9. （四川省达州市宣汉县2022-2023学年八年级下学期期末复习诊断）用排空气法收集氢气检验纯度，有爆鸣声，接下去的操作是
A. 用向上排空气法收集
B. 可以做有关氢气性质的实验
C. 用拇指堵住管口一会儿，再用向下排空气法收集
D. 立即用原试管再收集，再检验纯度
10. （2023年湖南省长沙市初中学业水平考试适应性）北京时间2023年3月17日16时33分，长征三号乙运载火箭在我国西昌卫星发射中心点火升空，发射任务取得圆满成功。长征三号乙运载火箭使用高效能的液氢和液氧作为推进剂。据此判断下列说法正确的是
A. 氧气经过降温加压变成液氧的过程属于物理变化
B. 氧气是一种高能燃料
C. 氢气液化会导致氢气分子体积变小
D. 氢气和氧气反应后的生成物会造成大气污染
11. （2023年吉林省白城市大安市初中学业考试适应性训练）氢能源汽车在2022年北京冬奥会上华丽亮相。下列说法正确的是
A. 氢属于金属元素B. 氢气不能燃烧
C. 氢气由氢元素构成D. 点燃氢气前要检验其纯度
12. （安徽省滁州市定远县西片六校联考2022-2023学年九年级下学期期中）氢气是未来的理想能源，科学家正在探索光分解水制取氢气反应的催化剂。下列有关说法正确的是
A. 通过电解水实验可得出水由氢分子和氧分子构成
B. 氢气在空气中点燃一定会发生爆炸
C. 寻找催化剂的目的是加快光分解水的反应速率
D. 检验氢气纯度时，听到尖锐爆鸣声，则证明氢气纯净了
13.（2023年四川省宜宾市中考）氢气作为一种清洁、高能燃料，越来越受到人们关注。某小组同学设计下图所示装置制取氢气并验证氢气在空气里燃烧。

回答下列问题：
(1)仪器a的名称是_____。
(2)图①中，发生反应的化学方程式是_____。除采用图示方法外，还可以用_____法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作：试管中的水排尽后，_____；若发出_____，表明气体不纯。
(4)如图②，在尖嘴管管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的小烧杯。观察到的现象：纯净的氢气在空气中安静燃烧，_____。
14. （2023年河南省开封中考二模）下图1是电解水实验装置，图2是电解水过程微观示意图。

（1）通电一段时间后，a管中产生的气体和b管中产生的气体的体积比约为____。
（2）请从微观角度简述图2中过程①的变化：_________。
15. （2022年安徽省马鞍山市含山县中考二模）氢燃料电池
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池对环境无污染，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。另外，氢燃料电池无噪声，运行安静，相当于人们正常交谈的水平；效率高，燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能的中间变换。
一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢能汽车则改为使用氢气。推广氢能汽车需要解决三个技术问题：解决大量制取廉价氢气的方法，解决氢气的安全储运问题，解决汽车所需的高性能、廉价的氢供给系统。传统的电解方法价格昂贵，且耗费其他资源，无法推广。传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而且还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。目前常见的供给系统有三种，气管定时喷射式、低压缸内喷射式和高压缸内喷射式。
阅读文本，回答下列问题。
（1）氢燃料电池对环境无污染，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。请用化学方程式解释原因：___________。
（2）下列有关氢燃料电池说法不正确的是_______（填字母）。
A. 氢燃料电池能量转化率高，不需要经过热能和机械能的中间变换
B. 氢燃料电池汽车已广泛应用，说明氢能汽车技术问题已解决
C. 传统储氢方法都存在弊端
（3）高压钢瓶能用来储存氢气，其微观解释是_________。
（4）写出汽车里常放的一种灭火器___________，其灭火原理是___________。
颜色
气味
状态
密度
溶解性
无色
无臭
气味
比空气小
难溶于水
实验步骤
在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯（证明燃烧产物是水的方法），过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生
实验现象
纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色火焰；用小烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫
化学反应方程式
实验结论
纯净的氢气能在空气中燃烧，放出热量，生成水。因此，氢燃料是不产生污染物的洁净燃料。
推断出水是由氢、氧元素组成的
实验步骤
点燃纯净的氢气
在火焰上方罩一个干而冷的小烧杯
实验现象
发出___________火焰
小烧杯内壁有水雾
实验结论
用手摸烧杯的壁，烧杯比发烫，说明此反应中伴随能量变化，把化学能转变成了热能
有___________生成
备注
反应的文字表达式是______