Question

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

已知：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH ＝＋206.2 kJ·mol－1

CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH ＝＋247.4 kJ·mol－1

2H2S(g)=2H2(g)＋S2(g)ΔH ＝＋169.8 kJ·mol－1

(1)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與 H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和 H2(g)的熱化學(xué)方程式為_________________________

(2)H2S 熱分解制氫時(shí)，常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣，使部分 H2S 燃燒，其目的是________；燃燒生成的 SO2 與 H2S 進(jìn)一步反應(yīng)，生成物在常溫下均為非氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________

(3)H2O 的熱分解也可得到 H2，高溫下水分解體系中主要?dú)怏w的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖甲所示。圖中 A、B 表示的物質(zhì)依次是______________________________________。

 

(4)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖乙(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。電解時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為_____________________

(5)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(其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.077)。Mg2Cu 與 H2 反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________

 

Answer 1

(1)CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1

(2)為H2S熱分解反應(yīng)提供熱量

2H2S＋SO2=2H2O＋3S(或4H2S＋2SO2=4H2O＋3S2)

(3)H、O(或氫原子、氧原子)

(4)CO(NH2)2＋8OH－－6e－=CO＋N2↑＋6H2O

(5)2Mg2Cu＋3H2△,MgCu2＋3MgH2

【解析】本題考查化學(xué)反應(yīng)與能量，化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化及元素化合物相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的綜合運(yùn)用能力。

(1)將所給反應(yīng)依次編號(hào)為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由反應(yīng)①×2－反應(yīng)②即得題述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。

(3)由圖中A、B的體積分?jǐn)?shù)比例近似為2∶1，則可確定A為H原子，B為O原子。

(4)H2是由溶液中的H＋在陰極放電得到的，則陽極產(chǎn)生的是N2，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2＋8OH－－6e－=CO＋N2↑＋6H2O。

(5)由Mg2Cu變?yōu)镸gCu2，可知Mg含量下降，則生成物中氫化物僅含的一種金屬元素必為Mg，再根據(jù)其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077，則Mg與H物質(zhì)的量之比為＝，即化學(xué)式為MgH2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Mg2Cu＋3H2△,MgCu2＋3MgH2。