Question

【題目】氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

(1)某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量CuSO4溶液可加快氫氣 的生成速率。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。 請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因___________________________。

(2)用甲烷制取氫氣的兩步反應(yīng)的能量變化如下圖所示，則甲烷和水蒸氣反 應(yīng)生成二 氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是___________________________。

(3)科學(xué)家最近研究出一種環(huán)保，安全的儲(chǔ)氫方法，其原理可表示為：NaHCO3 H2HCOONa H2O。下列有關(guān)說法正確的是_____________。

A．儲(chǔ)氫、釋氫過程均無能量變化

B．NaHCO3、HCOONa均具有離子鍵和共價(jià)鍵

C．儲(chǔ)氫過程中，NaHCO3被氧化

D．釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2

(4)Mg2Cu是一種儲(chǔ)氫合金。350 ℃時(shí)，Mg2Cu與H2反應(yīng)，生成MgCu2 和僅含一種 金屬元素的氫化物(該氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077)。Mg2Cu與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

Answer 1

【答案】當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶 液的接觸面積 CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g) ΔH＝－136.5 kJ/mol B 2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2

【解析】

（1）生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積；

（2）根據(jù)第一步反應(yīng)過程可以得出：①CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=-103.3KJ/mol，根據(jù)第二步反應(yīng)過程可以得出：②CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=-33.2KJ/mol，根據(jù)蓋斯定律將①+②可得甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的反應(yīng)，據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；

（3）由方程式NaHCO3+H2HCOONa+H2O可知，反應(yīng)中碳元素化合價(jià)降低被還原，氫元素化合價(jià)升高被氧化；

（4）先依據(jù)氫化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算氫化物化學(xué)式，在依據(jù)反應(yīng)物和生物寫出化學(xué)方程式。

（1）因?yàn)殇\會(huì)先與硫酸銅反應(yīng)，直至硫酸銅反應(yīng)完才與硫酸反應(yīng)生成氫氣，硫酸銅量較多時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較長，而且生成的銅會(huì)附著在鋅片上，會(huì)阻礙鋅片與硫酸繼續(xù)反應(yīng)，氫氣生成速率下降，故答案為：當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積；

（2）根據(jù)第一步反應(yīng)過程可以得出：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=-103.3KJ/mol；根據(jù)第二步反應(yīng)過程可以得出：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=-33.2KJ/mol；根據(jù)蓋斯定律，上下兩式相加可得：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5kJ/mol，故答案為：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5kJ/mol；

（3）A、儲(chǔ)氫、釋氫過程都是化學(xué)變化，化學(xué)變化中一定伴隨能量變化，故錯(cuò)誤；

B、NaHCO3、HCOONa均是離子離子化合物，化合物中含有離子鍵和共價(jià)鍵，故正確；

C、儲(chǔ)氫過程中C元素的化合價(jià)由+4降低為+2，NaHCO3被還原，故錯(cuò)誤；

D、釋氫過程中，每消耗0.1molH2O放出0.1molH2，但沒說明狀態(tài)，無法知道其體積，故錯(cuò)誤；

故選B，故答案為：B；

（4）令金屬氫化物為RHx，金屬R的相對(duì)分子質(zhì)量為a，則x/(a+x)=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價(jià)，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH2,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2，故答案為：2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2。