Question

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)．
已知：CH₄（g）+H₂O（g）═CO （g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO （g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ?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

CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kJ?mol^-1

．
（2）電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見(jiàn)圖（電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，陰、陽(yáng)極均為惰性電極）．電解時(shí)，陽(yáng)極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O

，每消耗1mol尿素需要補(bǔ)充

2

mol氫氧化鉀．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)已知的反應(yīng)和目標(biāo)反應(yīng)，利用蓋斯定律來(lái)計(jì)算反應(yīng)熱，并書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）由陽(yáng)極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，則尿素在陽(yáng)極參與反應(yīng)，N元素的化合價(jià)升高，以此來(lái)書寫電極反應(yīng)；利用總反應(yīng)來(lái)分析尿素與KOH的關(guān)系來(lái)解答．

解答：解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO （g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO （g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ?mol^-1，
由蓋斯定律可知，①×2-②可得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g），
其反應(yīng)熱△H=（+206.2kJ?mol^-1）×2-（+247.4kJ?mol^-1）=+165.0 kJ?mol^-1，
即熱化學(xué)方程式為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）由陽(yáng)極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，尿素在陽(yáng)極參與反應(yīng)，則陽(yáng)極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
由圖可知，陰極生成氫氣，則陰極反應(yīng)為6H₂O+6e^-═3H₂↑+6OH^-，總反應(yīng)為CO（NH₂）₂+2KOH═K₂CO₃+N₂↑+3H₂↑，顯然每消耗1mol尿素需要補(bǔ)充2molKOH，
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查蓋斯定律、原電池的工作原理，學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)利用習(xí)題中的信息結(jié)合所學(xué)的知識(shí)來(lái)解答，難度不大，注意對(duì)高考熱點(diǎn)的訓(xùn)練．