Question

（14分）氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。

（1）以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。已知：

CH₄(g)＋H₂O(g) ===CO(g)＋3H₂(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol

CH₄(g)＋CO₂(g) ===2CO(g)＋2H₂(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol

CH₄(g)與H₂O(g)反應生成CO₂(g)和H₂(g)的熱化學方程式為                。

（2）硫鐵礦(FeS₂)燃燒產(chǎn)生的SO₂通過下列碘循環(huán)工藝過程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

已知1g FeS₂完全燃燒放出7.1 kJ熱量，F(xiàn)eS₂燃燒反應的熱化學方程式為       。

該循環(huán)工藝過程的總反應方程式為       。

（3）電解尿素[CO(NH₂)₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖（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，陽極的電極反應式為                。

（4）用吸收H₂后的稀土儲氫合金作為電池負極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應為：

NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M

①電池放電時，正極的電極反應式為       。

②充電完成時，Ni(OH)₂全部轉化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O₂，O₂擴散到另一個電極發(fā)生電極反應被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電極反應式為       。

（5）Mg₂Cu是一種儲氫合金。350℃時，Mg₂Cu與H₂反應，生成MgCu₂和僅含一種金屬元素的氫化物（其中氫的質量分數(shù)為0.077）。Mg₂Cu與H₂反應的化學方程式為            。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）CH­­₄(g)＋2H₂O(g) ===CO­₂(g) ＋4H₂(g)   △H＝165.0 kJ/mol  （2分）

（2）4FeS₂(s)＋11O₂(g) === 2Fe₂O₃(s)＋8SO₂(g)  △H＝－3408 kJ/mol  （2分）

2H₂O＋SO₂===H₂SO₄＋H₂  （2分）

（3）CO(NH₂)₂＋8OH^－－6e^－===CO₃^2－＋N₂↑＋6H₂O （2分）

（4）①NiO(OH)＋H₂O＋e^－===Ni(OH)₂＋OH^－（2分）

②2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－     （2分）

（5）2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂  （2分）   B

【解析】

試題分析：（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂ （g）△H=-206.2kJ•mol^-1②CH₄（g）+CO₂ （g）═2CO（g）+2H₂ （g）△H=-247.4kJ•mol^-1由蓋斯定律，①×2-②得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=-165.0 kJ•mol^-1，故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=-165.0 kJ•mol^-1；

（2）根據(jù)題目信息，已知1g FeS₂完全燃燒放出7.1 kJ熱量，求得4mol FeS₂完全燃燒放出3408 kJ熱量，故方程式為4FeS₂(s)＋11O₂(g) === 2Fe₂O₃(s)＋8SO₂(g)  △H＝－3408 kJ/mol  ；由反應物到最終產(chǎn)物，并根據(jù)原子，元素守恒可寫為 2H₂O＋SO₂===H₂SO₄＋H₂  ；

（3）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成，電極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；

（4）①電池放電時，正極的電極要得到電子，反應式NiO(OH)＋H₂O＋e^－===Ni(OH)₂＋OH^－（2分）  ②據(jù)題意氧氣要削耗掉，故反應2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－

（5）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為a，則X/(a+X)=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH₂，故反應方程式為2Mg₂Cu+3H₂＝＝MgCu₂+3MgH₂，故答案為：2Mg₂Cu+3H₂＝MgCu₂+3MgH₂．

考點：本題考查熱化學方程式的書寫、電解原理、常用化學用語書寫等，（4）（5）為難點、易錯點，（4）中根據(jù)化合價判斷產(chǎn)物，（5）中注意根據(jù)討論進行確定金屬氫化物的化學式．