2026年拔尖特训九年级化学上册沪教版第116页答案
17. 如图所示为元素周期表中钆元素的信息。下列说法中,错误的是
C


A.Gd 属于金属元素
B.Gd 与 Y 的性质相似
C.Gd 的相对原子质量为 157.2 g
D.$\ce{Gd_{2}O_{3}}$中 Gd 的化合价为$+3$

(第 17 题图)

答案

C 根据元素名称“钆”的偏旁为“钅”,可判断其属于金属元素,A正确;资料中提到原子序数57~71的元素以及钪(Sc)和钇(Y)的性质相似,Gd的原子序数为64,Gd与Y的性质相似,B正确;元素周期表一格信息中最下面数字为相对原子质量,Gd的相对原子质量为157.2,相对原子质量单位是“1”,通常省略不写,而不是“g”,C错误;在$\ce{Gd_{2}O_{3}}$中,氧元素的化合价为-2,设Gd的化合价为$x$,根据化合物中各元素化合价代数和为零,可得$2x+3×(-2)=0$,解得$x=+3$,D正确。

解析

【分析】
拿到这道元素周期表信息相关的题目,首先先明确元素周期表单元格各位置的含义:左上角数字是原子序数,右上角是元素符号,中间是元素名称,最下方是相对原子质量。接下来逐个排查选项:1. 先通过元素名称的偏旁判断元素类别,验证A选项;2. 结合稀土元素的性质共性,判断同属稀土的Gd和Y的性质是否相似,验证B选项;3. 重点留意相对原子质量的单位规则,判断C选项的描述是否存在错误;4. 利用化合物中正负化合价代数和为零的规则,代入氧元素的常见化合价计算Gd的化合价,验证D选项,最终选出描述错误的选项。
【解析】
A. 元素名称“钆”带有“钅”字旁,符合金属元素的命名特征,属于金属元素,该说法正确。
B. Gd的原子序数为64,属于镧系稀土元素,Y(钇)同样属于稀土元素,镧系元素和钇的化学性质相似,该说法正确。
C. 元素周期表最下方的数字代表相对原子质量,Gd的相对原子质量为157.2,相对原子质量的单位是“1”,通常省略不写,单位不是“g”,该说法错误。
D. 在化合物$\ce{Gd_{2}O_{3}}$中,氧元素的常见化合价为-2价,设Gd的化合价为$x$,根据化合物中正负化合价代数和为0可得:$2x + 3×(-2)=0$,解得$x=+3$,该说法正确。
综上错误的是C选项。
【答案】C
【知识点】
元素周期表信息识别,化合价计算,元素分类
【点评】
本题属于化学基础概念应用题,核心易错点是相对原子质量的单位容易被误记为克,需要学生牢记相对原子质量的单位规则,同时掌握基础化合价计算方法,了解稀土元素的性质共性,整体考点偏向基础记忆和简单应用。
【难度系数】
0.8
18. [2025 苏州]阅读下面的材料,回答相关问题。
氢气是一种清洁、高效能源。氢能产业链分制氢、储氢、用氢等环节。由风能、太阳能等可再生能源发电,再电解水制得的氢气为“绿氢”。由化石燃料制得的氢气为“灰氢”,其成本相对低廉,但会排放大量$\ce{CO_{2}}$。化石燃料制氢气时若将排放的$\ce{CO_{2}}$进行捕集、封存等,减少碳排放,此时制得的氢气为“蓝氢”。甲烷—水蒸气重整制氢流程如图甲所示。
$\boxed{\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline \ce{CH_{4}} & \mathrm{高温、催化剂} & \ce{CO} & \ce{H_{2}O}、\mathrm{高温、催化剂} & \ce{CO_{2}} & \ce{H_{2}} & \ce{H_{2}} \\\ce{H_{2}O} & \mathrm{转化Ⅰ} & \ce{H_{2}} & \mathrm{转化Ⅱ} & & & \\\hline\end{array}}$
(第 18 题图甲)
化学储氢是利用物质与$\ce{H_{2}}$反应生成储氢材料如氨($\ce{NH_{3}}$)、水合肼($\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$)等,再通过改变条件使储氢材料转化为$\ce{H_{2}}$。氨和水合肼转化为$\ce{H_{2}}$的过程分别为$\ce{NH_{3} \xrightarrow[410\ °C]{催化剂} N_{2}、H_{2}、}$残余$\ce{NH_{3} \xrightarrow{分子筛} H_{2}}$,$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O \xrightarrow{脱水} N_{2}H_{4} \xrightarrow[50\ °C]{催化剂} N_{2}、H_{2}}$。常以质量储氢密度$[\dfrac{m(\mathrm{产生}\ \ce{H_{2}})}{m(\mathrm{储氢材料})} × 100\%]$来衡量化学储氢技术的优劣。如氨气的理论质量储氢密度为$17.6\%$,是一种较好的储氢材料。
(1)实验室模拟电解水制氢,装置如图乙所示。
① 过程中的能量转化形式:太阳能→______→化学能。该方法制得氢气的种类为________(填字母)。
A. 绿氢
B. 灰氢
C. 蓝氢
② 经检验$\mathrm{b}$管内产生$\ce{H_{2}}$,由此得出关于水的组成的推论是________。
(2)甲烷—水蒸气重整制氢。
① 转化Ⅰ理论生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$的分子个数比为________。
② 写出转化Ⅱ发生反应的化学方程式:______。
(3)氨释放$\ce{H_{2}}$的微观示意图如图丙所示。请在$\mathrm{B}$对应框中将除氢分子外的微观粒子补充完整。
$\boxed{\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline \mathrm{A} & \mathrm{催化剂} & \mathrm{B} & \mathrm{分子筛} & \mathrm{C} \\& 410\ °\mathrm{C} & & \mathrm{只通过氢分子} & \\\hline\end{array}}$
$◯$氮原子 $\bullet$氢原子
(第 18 题图丙)
(4)① 储氢材料$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$的质量储氢密度的理论值为________。
② $50\ °\mathrm{C}$时,$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$的实际质量储氢密度小于理论值,原因是$\ce{N_{2}H_{4}}$实际发生分解反应产生的气体中含有$\ce{NH_{3}}$,写出该反应的化学方程式:______。


答案

(1)①电能 A ②水中含有氢元素
(2)①$1:3$
②$\ce{CO + H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO_{2} + H_{2}}$
(3)$\ce{NH_{3}}$分子和$\ce{N_{2}}$分子的图示(即一个由一个氮原子和三个氢原子构成的氨分子,一个由两个氮原子构成的氮分子)
(4)①$8\%$
②$\ce{3N_{2}H_{4}\xlongequal[50\ °C]{催化剂}N_{2} + 4NH_{3}}$
〔解析〕(1)① 模拟电解水制氢时是将太阳能转化成电能,电能再转化为化学能,由资料可知,该方法制得的氢气属于绿氢。② 电解时b管内产生$\ce{H_{2}}$,化学反应前后元素种类不变,由此推出水中含有氢元素。(2)① 转化Ⅰ是甲烷和水在催化剂和高温的条件下反应生成一氧化碳和氢气,反应的化学方程式为$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO + 3H_{2}}$,则理论生成CO和$\ce{H_{2}}$的分子个数比为$1:3$。② 转化Ⅱ发生的反应是一氧化碳和水在催化剂和高温的条件下反应生成二氧化碳和氢气,反应的化学方程式为$\ce{CO + H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO_{2} + H_{2}}$。(3)氨在催化剂和$410\ °\mathrm{C}$的条件下生成氮气和氢气,反应的化学方程式为$\ce{2NH_{3}\xlongequal[410\ °C]{催化剂}N_{2} + 3H_{2}}$,每2个氨分子完全反应生成1个氮分子和3个氢分子,则B对应框中还含有1个氨分子和1个氮分子。(4)① 由题意可知,$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$先脱水生成$\ce{N_{2}H_{4}}$,$\ce{N_{2}H_{4}}$再分解生成$\ce{N_{2}}$和$\ce{H_{2}}$,可得关系式:$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O ~ N_{2}H_{4} ~ 2H_{2}}$,每50份质量的$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$完全反应生成4份质量的$\ce{H_{2}}$,所以储氢材料$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$的质量储氢密度的理论值为$\dfrac{4}{50}×100\%=8\%$。② $50\ °\mathrm{C}$时,$\ce{N_{2}H_{4} · H_{2}O}$的实际质量储氢密度小于理论值,原因是$\ce{N_{2}H_{4}}$实际发生分解反应产生的气体中含有$\ce{NH_{3}}$,根据质量守恒定律可知,另一种生成物是氮气,该反应的化学方程式为$\ce{3N_{2}H_{4}\xlongequal[50\ °C]{催化剂}N_{2} + 4NH_{3}}$。

解析

【分析】
拿到这道题首先要先完整阅读题干给出的氢能相关科普材料,先明确绿氢、灰氢、蓝氢的定义,储氢密度的计算规则,再逐个小问结合已学化学知识推导:
1. 第(1)问:① 电解水制氢的流程是太阳能先驱动发电得到电能,再用电能电解水将能量储存在氢气的化学能中,结合材料里“可再生能源发电再电解水制得的是绿氢”的定义就能选出对应类别;② 根据化学反应前后元素种类不变的规律,生成物氢气含氢元素,就能反推水的元素组成相关结论。
2. 第(2)问:① 先根据转化Ⅰ的反应物($\ce{CH_{4}}$和$\ce{H_{2}O}$)、生成物($\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$)写出化学方程式并配平,直接数$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$的计量数就能得到分子个数比;② 转化Ⅱ的反应物是$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}O}$,生成物是$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$,标注反应条件即可写出方程式。
3. 第(3)问:先写出$\ce{NH_{3}}$分解的反应方程式,结合材料说明B中还有残余$\ce{NH_{3}}$,就能确定除氢分子外的粒子是1个$\ce{N_{2}}$分子和1个$\ce{NH_{3}}$分子,按原子图示补全即可。
4. 第(4)问:① 先根据储氢材料分解的转化关系,找出$\ce{N_{2}H_{4}·H_{2}O}$和生成$\ce{H_{2}}$的质量关系,代入储氢密度公式计算即可;② 根据质量守恒,反应前后元素只有N、H,生成物含$\ce{NH_{3}}$,另一种产物是$\ce{N_{2}}$,配平化学方程式即可。
【解析】
(1)① 电解水制氢过程中,太阳能首先转化为电能,再通过电解水将电能转化为氢气的化学能;该方法是利用太阳能这种可再生能源发电后电解水制氢,符合绿氢的定义,因此选A。
② 化学反应前后元素种类不变,b管生成的$\ce{H_{2}}$含有氢元素,因此可推论水中含有氢元素。
(2)① 转化Ⅰ的反应为甲烷和水蒸气在高温、催化剂条件下反应,配平后方程式为$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO + 3H_{2}}$,因此生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$的分子个数比为$1:3$。
② 转化Ⅱ中,$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}O}$在高温、催化剂条件下反应生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$,化学方程式为$\ce{CO + H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO_{2} + H_{2}}$。
(3)根据反应$\ce{2NH_{3}\xlongequal[410\ °C]{催化剂}N_{2} + 3H_{2}}$,结合材料说明B中存在残余$\ce{NH_{3}}$,因此B框内除氢分子外,还有1个由2个氮原子构成的氮分子,以及1个由1个氮原子和3个氢原子构成的氨分子。
(4)① 由转化关系可得关系式:$\ce{N_{2}H_{4}·H_{2}O ~ N_{2}H_{4} ~ 2H_{2}}$,$\ce{N_{2}H_{4}·H_{2}O}$的相对分子质量为$14×2+1×4 + 1×2+16=50$,生成$\ce{H_{2}}$的总相对质量为$2×2=4$,因此质量储氢密度为$\dfrac{4}{50}×100\%=8\%$。
② $\ce{N_{2}H_{4}}$分解生成$\ce{NH_{3}}$和$\ce{N_{2}}$,配平后化学方程式为$\ce{3N_{2}H_{4}\xlongequal[50\ °C]{催化剂}N_{2} + 4NH_{3}}$。
【答案】
(1)① 电能 A ② 水中含有氢元素
(2)① $1:3$
② $\ce{CO + H_{2}O\xlongequal[高温]{催化剂}CO_{2} + H_{2}}$
(3)1个由两个氮原子构成的氮分子、1个由一个氮原子和三个氢原子构成的氨分子的微观图示
(4)① $8\%$
② $\ce{3N_{2}H_{4}\xlongequal[50\ °C]{催化剂}N_{2} + 4NH_{3}}$
【知识点】
电解水实验
质量守恒定律
化学方程式书写
【点评】
本题以氢能产业链为新情境,紧密结合当前能源热点,既考查了电解水、质量守恒等基础化学知识,又重点考察学生从科普材料中提取有效信息、结合所学知识解决陌生问题的能力,整体设问梯度平缓,符合中考化学新情境题的命题特点。
【难度系数】
0.65