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11.(6分)近年来,电动汽车的普及带动了电池行业的不断创新。从镍氢电池到锂电池,再到钠电池、钾电池。
(1)镍元素在元素周期表中的相关信息如图1所示,镍原子的核电荷数为
(2)氢、锂、钠、钾四种元素的原子结构示意图如图2所示。
①“H”所表示的宏观意义是
②在化学反应中,锂、钠、钾等原子很容易失去电子形成离子,所以常被用作电池材料。锂、钠、钾三种元素属于不同种元素的根本原因是它们的
③四种元素中化学性质相似的是
(3)研究表明,在水溶液里,$Li^+$、$Na^+$、$K^+$中半径越大的离子越易在电池正、负极之间移动,充电速度越快。图3是锂、钠、钾三种金属离子的半径大小,电池容量相同的这三种电池,充满电时间最短的是
(1)镍元素在元素周期表中的相关信息如图1所示,镍原子的核电荷数为
28
;相对原子质量为58.69
。(2)氢、锂、钠、钾四种元素的原子结构示意图如图2所示。
①“H”所表示的宏观意义是
氢元素
。②在化学反应中,锂、钠、钾等原子很容易失去电子形成离子,所以常被用作电池材料。锂、钠、钾三种元素属于不同种元素的根本原因是它们的
质子数(或:核电荷数)
不同。③四种元素中化学性质相似的是
Li、Na、K
(填元素符号)。(3)研究表明,在水溶液里,$Li^+$、$Na^+$、$K^+$中半径越大的离子越易在电池正、负极之间移动,充电速度越快。图3是锂、钠、钾三种金属离子的半径大小,电池容量相同的这三种电池,充满电时间最短的是
钾
(选填“锂”“钠”或“钾”)电池。答案
11.(1)28 58.69
(2)①氢元素 ②质子数(或:核电荷数)
③Li、Na、K (3)钾
(2)①氢元素 ②质子数(或:核电荷数)
③Li、Na、K (3)钾
解析
【分析】
本题考查元素周期表的应用、原子结构与元素性质的关系等基础化学知识，解题时需结合相关概念逐一分析各小问：
(1) 利用元素周期表中单元格的信息，原子序数等于核电荷数，下方数字为相对原子质量；
(2) ①根据元素符号的宏观意义判断；②依据元素的定义分析不同元素的根本区别；③根据原子最外层电子数决定元素化学性质判断；
(3) 结合题目给出的离子半径与充电速度的关系，对比图3中离子半径大小得出结论。
【解析】
(1) 元素周期表单元格中，左上角数字为原子序数，原子序数=核电荷数，故镍原子的核电荷数为28；元素名称下方数字为相对原子质量，即58.69。
(2) ①元素符号“H”的宏观意义表示氢元素；②元素是质子数相同的一类原子的总称，因此锂、钠、钾属于不同元素的根本原因是质子数（或核电荷数）不同；③原子的化学性质由最外层电子数决定，锂、钠、钾原子的最外层电子数均为1，故化学性质相似的是Li、Na、K。
(3) 题目说明离子半径越大充电速度越快，图3中K⁺的离子半径最大，因此电池容量相同的这三种电池，充满电时间最短的是钾电池。
【答案】
11.(1)28；58.69 (2)①氢元素；②质子数(或核电荷数)；③Li、Na、K (3)钾
【知识点】
元素周期表应用；原子结构与元素性质；元素的概念
【点评】
本题结合电池行业的实际背景，考查化学基础知识点，题目难度不大，侧重对基础知识的应用，学生掌握相关概念即可顺利解答。
【难度系数】
0.8
本题考查元素周期表的应用、原子结构与元素性质的关系等基础化学知识，解题时需结合相关概念逐一分析各小问：
(1) 利用元素周期表中单元格的信息，原子序数等于核电荷数，下方数字为相对原子质量；
(2) ①根据元素符号的宏观意义判断；②依据元素的定义分析不同元素的根本区别；③根据原子最外层电子数决定元素化学性质判断；
(3) 结合题目给出的离子半径与充电速度的关系，对比图3中离子半径大小得出结论。
【解析】
(1) 元素周期表单元格中，左上角数字为原子序数，原子序数=核电荷数，故镍原子的核电荷数为28；元素名称下方数字为相对原子质量，即58.69。
(2) ①元素符号“H”的宏观意义表示氢元素；②元素是质子数相同的一类原子的总称，因此锂、钠、钾属于不同元素的根本原因是质子数（或核电荷数）不同；③原子的化学性质由最外层电子数决定，锂、钠、钾原子的最外层电子数均为1，故化学性质相似的是Li、Na、K。
(3) 题目说明离子半径越大充电速度越快，图3中K⁺的离子半径最大，因此电池容量相同的这三种电池，充满电时间最短的是钾电池。
【答案】
11.(1)28；58.69 (2)①氢元素；②质子数(或核电荷数)；③Li、Na、K (3)钾
【知识点】
元素周期表应用；原子结构与元素性质；元素的概念
【点评】
本题结合电池行业的实际背景，考查化学基础知识点，题目难度不大，侧重对基础知识的应用，学生掌握相关概念即可顺利解答。
【难度系数】
0.8
12.(6分)天然气是重要的化石燃料和能源,研究人员利用甲烷在催化剂、高温的条件下制取氢气,通过透氢膜反应器生成氢气和一氧化碳的混合气体,工艺流程如图。请回答下列问题。
(1)天然气属于
(2)透氢膜反应器中发生反应的化学方程式为
(3)在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是
(4)该工艺中可循环使用的物质是
(1)天然气属于
不可再生
(选填“可再生”或“不可再生”)能源,甲烷完全燃烧的化学方程式为$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$
。(2)透氢膜反应器中发生反应的化学方程式为
$\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$
。(3)在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是
$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应放热，为制氢提供热量
,该反应中氢气和氧气的质量比为1:8
。(4)该工艺中可循环使用的物质是
水
。答案
12.(1)不可再生 $\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$
(2)$\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$
(3)$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应放热，为制氢提供热量
1:8 (4)水
(2)$\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$
(3)$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应放热，为制氢提供热量
1:8 (4)水
解析
【分析】
本题为天然气制氢的工艺流程题，需结合能源分类、化学反应原理逐一分析各问题：
1. 天然气是化石能源，属于不可再生能源；甲烷完全燃烧生成CO₂和H₂O，需正确配平化学方程式。
2. 透氢膜反应器中，反应物为CH₄和H₂O，生成物为CO和H₂，反应条件为催化剂、高温，据此书写配平化学方程式。
3. 膜外侧的H₂与O₂反应放热，为制氢反应提供热量；根据H₂与O₂反应的化学方程式计算质量比。
4. 找出流程中既是反应物又是生成物的物质，确定可循环物质。
【解析】
(1) 天然气是化石燃料，短期内无法再生，属于不可再生能源；甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$。
(2) 透氢膜反应器中，甲烷和水在催化剂、高温条件下反应生成一氧化碳和氢气，配平后化学方程式为$\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$。
(3) 膜外侧通入氧气，与透过来的氢气反应放热，为制氢反应提供所需热量；氢气与氧气反应的化学方程式为$\ce{2H_{2} +O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}}$，氢气和氧气的质量比为$(2×2):32 = 1:8$。
(4) 流程中，反应(2)消耗水，反应(3)生成水，因此水是可循环使用的物质。
【答案】
(1) 不可再生；$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$
(2) $\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$
(3) $\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应放热，为制氢提供热量；$1:8$
(4) 水
【知识点】
化石能源；化学方程式书写；物质循环
【点评】
本题结合工艺流程考查基础化学知识，难度适中，需准确分析物质转化关系，正确书写配平化学方程式是解题核心。
【难度系数】
0.7
本题为天然气制氢的工艺流程题，需结合能源分类、化学反应原理逐一分析各问题：
1. 天然气是化石能源，属于不可再生能源；甲烷完全燃烧生成CO₂和H₂O，需正确配平化学方程式。
2. 透氢膜反应器中，反应物为CH₄和H₂O，生成物为CO和H₂，反应条件为催化剂、高温，据此书写配平化学方程式。
3. 膜外侧的H₂与O₂反应放热，为制氢反应提供热量；根据H₂与O₂反应的化学方程式计算质量比。
4. 找出流程中既是反应物又是生成物的物质，确定可循环物质。
【解析】
(1) 天然气是化石燃料，短期内无法再生，属于不可再生能源；甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$。
(2) 透氢膜反应器中，甲烷和水在催化剂、高温条件下反应生成一氧化碳和氢气，配平后化学方程式为$\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$。
(3) 膜外侧通入氧气，与透过来的氢气反应放热，为制氢反应提供所需热量；氢气与氧气反应的化学方程式为$\ce{2H_{2} +O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}}$，氢气和氧气的质量比为$(2×2):32 = 1:8$。
(4) 流程中，反应(2)消耗水，反应(3)生成水，因此水是可循环使用的物质。
【答案】
(1) 不可再生；$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$
(2) $\ce{CH_{4} +H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO +3H_{2}}$
(3) $\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应放热，为制氢提供热量；$1:8$
(4) 水
【知识点】
化石能源；化学方程式书写；物质循环
【点评】
本题结合工艺流程考查基础化学知识，难度适中，需准确分析物质转化关系，正确书写配平化学方程式是解题核心。
【难度系数】
0.7
