12［2025福建中考节选］月壤含有大量氧元素，若能在月壤中找到氢元素，将为“月壤制水”提供可能。为此，我国科研团队对嫦娥五号月壤进行深入研究，有如下新发现：
①月壤中的钛铁矿储存了氢；
②加热月壤，钛铁矿中铁的氧化物与氢反应得到水，且月壤中含铁物质的质量随温度的变化情况如下图所示；
③1 g月壤大约可产生63 mg水。

据此，科研团队提出月球水资源开采的新设想：在月球上采用合适手段聚焦太阳光，直接加热月壤至熔融状态，即可实现水的生产。
请回答下列问题。
（1）可用于聚焦太阳光的仪器（或用品）有（填一种）。
（2）63 mg水中的氢元素质量为mg。
（3）加热月壤至500 ~ 600 ℃时，铁单质的质量保持不变。该条件下，含铁物质与氢（用$\ce{H_{2}}$表示）反应的化学方程式为。
（4）我国科研团队关于“月壤制水”的研究成果对未来月球科研站建设具有重要意义，体现在（写一条）。

12 (1)凸透镜(或其他合理答案) (2)7
(3)$\ce{Fe_{2}O_{3} + H_{2}\xlongequal{500∼ 600 ℃} 2FeO + H_{2}O}$
(4)解决了月球科研站的用水问题(或其他合理答案)
【解析】 (2)水中氢元素的质量 = 水的质量 × 水中氢元素的质量分数,故 63 mg 水中氢元素的质量为 63 mg × $\frac{2}{18}$ × 100% =7 mg。
(3)500~600 ℃时,铁单质的质量不变,即该温度范围内反应未生成铁单质。结合题图,该温度范围内,$\ce{Fe_{2}O_{3}}$质量减小,FeO 质量增大,即反应过程中$\ce{Fe_{2}O_{3}}$转化为 FeO,反应的化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} + H_{2}\xlongequal{500∼ 600 ℃} 2FeO + H_{2}O}$。
(4)水是生命必不可少的物质,也是科研团队在月球上做科研项目必需的物质,若能在月球上制备水,就不需要再从地球上携带水资源,解决科研用水问题,大大节约成本。

【分析】
本题围绕“月壤制水”的研究展开，需结合化学知识和生活常识逐一解答各问题：
1. 问题（1）：聚焦太阳光需要能会聚光线的仪器，常见的如凸透镜，利用其会聚光线的特性实现聚焦。
2. 问题（2）：计算水中氢元素质量，需利用水的化学式计算氢元素的质量分数，再乘以水的总质量即可得到氢元素质量。
3. 问题（3）：根据图像，500~600℃时铁单质质量不变，说明反应未生成Fe；此时Fe₂O₃质量减少、FeO质量增加，可知反应物为Fe₂O₃和H₂，生成物为FeO和H₂O，再配平化学方程式即可。
4. 问题（4）：结合水的用途，从月球科研站的用水需求角度分析研究成果的意义。
【解析】
（1）能会聚太阳光的仪器有凸透镜（或凹面镜等合理答案），可用于聚焦太阳光。
（2）水中氢元素的质量分数为$\frac{2}{18}$，则63 mg水中氢元素的质量为$63\ \mathrm{mg} × \frac{2}{18} = 7\ \mathrm{mg}$。
（3）500~600℃时，铁单质质量不变，说明反应不生成Fe；由图像可知，该温度范围内Fe₂O₃质量减小，FeO质量增大，故反应为Fe₂O₃与H₂在500~600℃下反应生成FeO和H₂O，配平后化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} + H_{2}\xlongequal{500∼ 600 ℃} 2FeO + H_{2}O}$。
（4）水是生命活动和科研的必需物质，该研究成果可解决月球科研站的用水问题，无需从地球携带大量水资源，节约成本，支撑月球科研站建设。
【答案】
（1）凸透镜（合理即可）
（2）7
（3）$\ce{Fe_{2}O_{3} + H_{2}\xlongequal{500∼ 600 ℃} 2FeO + H_{2}O}$
（4）解决月球科研站的用水问题（合理即可）
【知识点】
元素质量分数计算；化学方程式书写；常见仪器的用途
【点评】
本题结合科研热点考查基础化学知识，难度不大，既考查了学生对化学计算、化学方程式书写的掌握，又联系实际体现了化学的应用价值，符合中考题的命题方向。
【难度系数】
0.7

13 [2025大庆中考节选]目前,全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。氢能是人类未来的理想能源之一,制氢、储氢、释氢、用氢是氢能研究的热点。
项目一:制氢
根据生产来源和碳排放量不同,氢气分类如。
(1)“绿氢”是利用可再生能源发电制氢,生产中实现二氧化碳零排放。电解水产生的氢气和氧气的体积比为。
(2)“灰氢”是化石燃料制氢,可利用甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气的方法制得,请写出该反应的化学方程式:,从生成物的角度分析,该方法造成的环境问题是(填字母)。
A.酸雨
B.温室效应增强
C.臭氧空洞
项目二:储氢
(3)物理储氢:在高压下把氢气压缩储存于钢瓶中,从微观角度解释,氢气能被压缩储存的原因是。
(4)化学储氢:可利用$\ce{Mg - Cu}$储氢合金与氢气反应生成金属氢化物$\ce{MgH_{2}}$,$\ce{MgH_{2}}$中氢元素的化合价为。
项目三:释氢
(5)$\ce{MgH_{2}}$的一种释氢过程如所示,发生的反应为$\ce{MgH_{2} + 2H_{2}O = Mg(OH)_{2}↓ + 2H_{2}↑}$;释氢开始时反应速率较快,然后逐渐减小。据图分析,反应速率逐渐减小的原因是。
项目四:用氢
(6)氢气是理想的燃料,原因是(写出一条即可)。

13 (1)2:1
(2)$\ce{CH_{4} + 2H_{2}O(气)\xlongequal{高温}CO_{2} + 4H_{2}}$ B
(3)分子间存在着间隔,压强增大,分子间的间隔变小
(4)-1
(5)生成的氢氧化镁沉淀覆盖在氢化镁的表面,使氢化镁不能与水接触
(6)燃烧产物只有水,不会对环境造成任何污染(合理即可)
【解析】 (1)由电解水时,“正氧负氢、氢二氧一”可知,电解水产生的氢气和氧气的体积比为2:1。
(2)甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气,该反应的化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2H_{2}O(气)\xlongequal{高温}CO_{2} + 4H_{2}}$。该反应生成了二氧化碳,增大了空气中二氧化碳的含量,会导致温室效应增强。
(3)在高压下把氢气压缩储存于钢瓶中,从微观角度解释,氢气能被压缩储存的原因是分子间存在着间隔,压强增大,分子间的间隔变小。
(4)$\ce{MgH_{2}}$中,镁元素显+2价,设氢元素的化合价为x,由化合物中各元素正负化合价的代数和为零可知,(+2)+2x = 0,x = -1。
(5)由题图及化学方程式可知,释氢过程中,氢化镁和水反应生成了氢氧化镁沉淀和氢气,生成的氢氧化镁沉淀会覆盖在氢化镁的表面,使氢化镁不能与水接触,因此释氢开始时反应速率较快,然后反应速率逐渐减小。
(6)氢气是理想的燃料,原因是氢气的热值高、制备原料来源广,燃烧产物只有水,不会对环境造成任何污染等。

【分析】
本题围绕氢能相关的化学知识展开，需结合电解水规律、化学方程式书写、分子性质、化合价计算、反应速率影响因素、氢气用途等知识点逐一分析：
1. 电解水时遵循“正氧负氢、氢二氧一”的规律，据此确定氢气体积与氧气体积比；
2. 根据反应物（甲烷、水蒸气）和生成物（二氧化碳、氢气）书写化学方程式，结合生成物二氧化碳对环境的影响判断环境问题；
3. 从微观粒子的间隔角度解释气体可压缩的原因；
4. 依据化合物中正负化合价代数和为零，计算MgH₂中氢元素的化合价；
5. 结合反应生成物的状态，分析反应速率变化的原因；
6. 从环保、热值等角度说明氢气作为理想燃料的原因。
【解析】
(1) 电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且生成氢气和氧气的体积比为2:1；
(2) 甲烷与水蒸气在高温条件下反应生成二氧化碳和氢气，配平后化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2H_{2}O(气)\xlongequal{高温}CO_{2} + 4H_{2}}$；该反应生成二氧化碳，会导致温室效应增强，故选B；
(3) 气体分子间存在间隔，高压下压强增大，分子间间隔变小，因此氢气可被压缩储存于钢瓶中；
(4) $\ce{MgH_{2}}$中镁元素显+2价，设氢元素化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为零，得$(+2)+2x=0$，解得$x=-1$；
(5) 反应生成的氢氧化镁是沉淀，会覆盖在氢化镁表面，使氢化镁无法继续与水接触，因此反应速率逐渐减小；
(6) 氢气作为理想燃料，原因是燃烧产物只有水，不会污染环境（或热值高、原料来源广等，合理即可）。
【答案】
(1)$2:1$；(2)$\ce{CH_{4} + 2H_{2}O(气)\xlongequal{高温}CO_{2} + 4H_{2}}$；B；(3)分子间存在着间隔，压强增大，分子间的间隔变小；(4)$-1$；(5)生成的氢氧化镁沉淀覆盖在氢化镁的表面，使氢化镁不能与水接触；(6)燃烧产物只有水，不会对环境造成任何污染（合理即可）
【知识点】
电解水实验、化学方程式书写、分子的性质、化合价计算
【点评】
本题结合氢能这一社会热点，综合考查初中化学核心基础知识，涵盖多个高频考点，注重理论与实际应用结合，题目难度适中，能有效考查学生对基础知识的掌握程度和应用能力。
【难度系数】
0.6