Question

“氫能”被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�。氫氣的燃燒效率非常高，只要在汽油中加�?/span>4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機(jī)節(jié)油40%。目前，氫能技術(shù)在美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(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熱分解制氫氣時(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1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2（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－=CO32-＋N2↑＋6H2O

（5）2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律將第一個(gè)熱化學(xué)方程式擴(kuò)大兩倍再減去第二個(gè)熱化學(xué)方程式即得該熱化學(xué)方程式，ΔH也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算得ΔH＝206.2 kJ·mol－1×2－247.4 kJ·mol－1＝165.0 kJ·mol－1。

（2）硫化氫燃燒放熱，為其分解提供能量。硫化氫和二氧化硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水。

（3）1 mol H2O分解首先得到2 mol H和1 mol O，故曲線A為H，曲線B為O。

（4）根據(jù)裝置圖可知陽極產(chǎn)生了N2，陰極產(chǎn)生了H2，再分析元素化合價(jià)的升降，可知陰極H＋得電子生成氫氣，在陽極[CO（NH2）2]失電子生成N2，同時(shí)再結(jié)合電荷守恒和質(zhì)量守恒可知還生成CO32-。

（5）根據(jù)原子守恒和金屬元素氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077可判斷，該金屬元素的氫化物為MgH2。