Question

【題目】氫氣作為新能源有很多優(yōu)點(diǎn)，制取與儲存氫氣是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

I.制氫：鐵酸鋅(ZnFe2O4)可用于循環(huán)分解水制氣，其反應(yīng)可表示為：6ZnFe2O46ZnO+4Fe3O4+O2↑；3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑

（1）ZnFe2O4中Fe的化合價(jià)為_______________。

（2）該循環(huán)制氫中不斷消耗的物質(zhì)是________(填化學(xué)式)，得到H2和O2的質(zhì)量比為_______________。

（3）氫氣作為新能源的優(yōu)點(diǎn)有________(任寫一點(diǎn))。該循環(huán)法制氫的不足之處是________________________________________________。

Ⅱ.貯氫：合金Mg2Cu是一種潛在的貯氫材料，高溫時(shí)在氬氣保護(hù)下，由一定質(zhì)量比的Mg、Cu單質(zhì)熔煉獲得。該合金在一定條件下完全吸氫生成氫化物和另一種合金，其化學(xué)方程式為：2Mg2Cu+ 3H23MgH2+MgCu2

（4）熔煉制備Mg2Cu合金時(shí)，通入氬氣的目的是_________________。

（5）氫化物MgH2與水反應(yīng)生成一種堿，并釋放出H2。 其化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________________。

（6）11.2g Mg2Cu完全吸氫后所得混合物與過量鹽酸反應(yīng)，放出H2的質(zhì)量為________g。

Answer 1

【答案】+3H2O1：8不污染環(huán)境、熱值大、原料來源豐富能耗高起到保護(hù)作用，防止金屬被氧化MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑0.7g

【解析】

（1）ZnFe2O4中鋅的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素的化合價(jià)為﹣2，設(shè)：Fe的化合價(jià)為x，根據(jù)化合物中元素化合價(jià)的代數(shù)和為零，則有（+2）+2x+（﹣2）×4=0，x=+3；

（2）已知反應(yīng)①6ZnFe2O46ZnO+4Fe3O4+O2↑；②3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑，由①-②×2得反應(yīng)2H2O O2+2H2↑，故該循環(huán)制氫中不斷消耗的物質(zhì)是H2O，得到H2和O2的質(zhì)量比為2mol×2g/mol:1mol×32g/mol=1:8；

（3）氫氣作為新能源的優(yōu)點(diǎn)有不污染環(huán)境、熱值大、原料來源豐富，該循環(huán)法制氫時(shí)都是在高溫下進(jìn)行，不足之處是能耗高；

（4）高溫時(shí)Mg、Cu都能與空氣中氧氣反應(yīng)，熔煉制備Mg2Cu合金時(shí)，通入氬氣可以起到保護(hù)作用，防止金屬被氧化；

（5）氫化物MgH2與水反應(yīng)生成一種堿，并釋放出H2，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成的堿是氫氧化鎂，化學(xué)反應(yīng)方程式為 MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑；

（6）11.2g Mg2Cu完全吸氫后所得混合物與過量鹽酸反應(yīng)，其中的氫化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，MgCu2中只有鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

設(shè)：11.2g Mg2Cu完全吸氫后生成氫化鎂的質(zhì)量為x，MgCu2的質(zhì)量為y。

2Mg2Cu+3H23MgH2+MgCu2

224 78 152

11.2g x y

，解得x=3.9g，，解得y=7.6g。

設(shè)：3.9g氫化鎂與水反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為a

MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑

26 4

3.9g a

，解得a=0.6g，

7.6gMgCu2含有鎂的質(zhì)量為：7.6g×× 100%=1.2g，

設(shè)：1.2g的鎂與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量為b

Mg+2HCl═MgCl2+H2↑

24 2

1.2g b

，解得b=0.1g，生成氫氣的質(zhì)量為：0.6g+0.1g=0.7g。