Question

11．氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點．
（1）已知：
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
③2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H=+169.8kJ•mol^-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=+165.0kmol^-1．
（2）H₂S熱分解制氫時，常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣，使部分H₂S燃燒，其目的是部分H₂S燃燒可為H₂S熱分解反應(yīng)提供熱量
（3）Mg₂Cu是一種儲氫合金．350℃時，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2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂
（4）儲氫納米碳管的研制成功體現(xiàn)了科技的進步．用電弧法合成的碳納米管常伴有大量的雜質(zhì)碳納米顆粒碳納米顆粒．這種碳納米顆�？捎醚趸瘹饣�法提純，反應(yīng)物和生成物有C、CO₂、H₂SO₄、K₂Cr₂O₇、K₂SO₄、Cr₂（SO₄）₃和H₂O七種．
①請用上述物質(zhì)填空，并配平化學(xué)方程式：
□C+□K₂Cr₂O₇+□H₂SO₄═□CO₂↑+□K₂SO₄+□Cr₂（SO₄）₃+□H₂O
②上述反應(yīng)中氧化劑是K₂Cr₂O₇（填化學(xué)式），被氧化的元素是C（填元素符號）．
③H₂SO₄在上述反應(yīng)中表現(xiàn)出來的性質(zhì)是（填選項序號）C．
A．氧化性    B．氧化性和酸性    C．酸性    D．還原性和酸性
④若反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移了0.8mol，則產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L．

Answer 1

分析 （1）利用蓋斯定律①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）解答，從待求反應(yīng)出發(fā)分析反應(yīng)物、生成物在所給反應(yīng)中的位置，通過相互加減可得；
（2）H₂S熱分解制氫為吸熱反應(yīng)，常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣，使部分H₂S燃燒可為H₂S熱分解反應(yīng)提供熱量；
（3）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質(zhì)量為a，則$\frac{x}{a+x}$=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；
（4）①分散質(zhì)粒度介于1-100nm的分散系屬于膠體，膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)、聚沉的性質(zhì)，不能通過半透膜；
②根據(jù)反應(yīng)中元素的化合價的變化來判斷氧化劑以及被氧化的元素；
③依據(jù)反應(yīng)中硫酸所含元素化合價變化情況判斷解答；
④根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目與氧化劑或還原劑之間的物質(zhì)的量的關(guān)系進行計算．

解答 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=206.2kmol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4kJmol^-1
據(jù)蓋斯定律，①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=165.0kmol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kmol^-1；
（2）H₂S熱分解制氫為吸熱反應(yīng)，常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣，使部分H₂S燃燒可為H₂S熱分解反應(yīng)提供熱量，
故答案為：部分H₂S燃燒可為H₂S熱分解反應(yīng)提供熱量；
（3）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質(zhì)量為a，則$\frac{x}{a+x}$=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(yīng)方程式為2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂，故答案為：2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂；
（4）①反應(yīng)中C被氧化生成CO₂、K₂Cr₂O₇被還原為Cr₂（SO₄）₃依據(jù)反應(yīng)過程中得失電子守恒和原子個數(shù)守恒可配平方程式得：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄═3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O，
故答案為：3；2K₂Cr₂O₇；8；3CO₂；2K₂SO₄；2；8；
②分析所給物質(zhì)的化合價氧化劑為K₂Cr₂O₇，還原產(chǎn)物為Cr₂（SO₄）₃，還原劑為C，氧化產(chǎn)物為CO₂．故答案為：K₂Cr₂O₇；C；
③H₂SO₄在上述反應(yīng)中所含元素化合價不變，與金屬陽離子結(jié)合生成鹽，表現(xiàn)出酸性，故答案為：C；
④依據(jù)方程式可知每生成3mol二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為12mol，所以若反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移了0.8mol，則生成二氧化碳?xì)怏w的物質(zhì)的量為0.2mol，標(biāo)況下體積為：0.2mol×22.4L/mol=4.48L；
故答案為：4.48L．

點評 本題考查根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱，氧化還原反應(yīng)方程式的配平，氧化劑、還原劑等概念的了解和判斷，以及有關(guān)氧化還原反應(yīng)的簡單計算，做題時注意正確判斷化合價的變化，從氧化還原反應(yīng)氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等進行配平和計算．