Question

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．
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）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=

 

．
（2）金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：2Li+H₂2LiH（Ⅰ）     LiH+H₂O═LiOH+H₂↑（Ⅱ），反應Ⅱ中的還原劑是

 

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

 

．
（4）實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，反應時溶液中水的電離平衡

 

移動（填“向左”或“向右”或“不”）；若加入少量下列試劑中的

 

，產生H₂的速率將增大．
A．HNO₃　B．CH₃COOH         C．Na₂SO₄     　  D．CuSO₄
（5）有一種燃料電池，利用細菌將有機酸轉化成氫氣，氫氣進入有氫氧化鉀溶液的燃料電池中發(fā)電．電池負極反應式為

 

．燃料電池與普通燃燒過程相比，優(yōu)點是

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,氧化還原反應,化學電源新型電池,水的電離,銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據蓋斯定律，利用已知熱化學方程式乘以合適的系數進行加減，反應熱也乘以相應的系數進行相應的計算，據此書寫；
（2）根據氧化還原反應中，還原劑的化合價是升高的判斷；
（3）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；
（4）從影響弱電解質電離平衡的移動因素--溫度、濃度、壓強，影響化學反應速率的因素--溫度、濃度、壓強、催化劑、接觸面積以及電化學原理考慮；
（5）燃料電池電極反應式書寫，用總反應減去一個電極反應式就得另一個電極反應式．

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，①×2-②得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1，
故答案為：+659.8  kJ?mol^-1；
（2）在 LiH+H₂O═LiOH+H₂↑（Ⅱ）反應中，LiH中H為-1價，反應后變?yōu)?價，化合價升高被氧化，是還原劑，故答案為：LiH；
（3）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；
（4）硫酸溶液中，由于H⁺的存在，會抑制水的電離，隨反應進行，H⁺濃度逐漸減小，對水的電離抑制能力減弱，水的電離平衡向右移動；
在硫酸中加入硝酸，與Zn反應不再生成H₂而是生成NO，A不正確；
加入Na₂SO₄對反應速度沒有影響，C不正確；
加入CH₃COOH，增大了H⁺的濃度，速率加快，B正確；
加入CuSO₄后，Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，形成鋅銅原電池，加快反應速率，D正確；
故答案為：向右；BD；
（5）這是氫氧燃料電池，負極發(fā)生氧化反應，是H₂在反應，注意電解質溶液顯堿性，H₂得電子不能寫出H⁺，因為其能和OH^-反應，負極反應為H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；
氫氣燃燒本身無污染，但產生光能等，并且熱能損耗較大，而氫氧燃料電池，是化學能直接轉化為電能，無光能等產生，所以燃料電池的能量轉化率高，
故答案為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；燃料電池的能量轉化率遠高于普通燃燒過程．

點評：本題考查范圍廣，除涉及到蓋斯定律、氧化還原、弱電解質的電離平衡的移動、燃料電池外，還有計算和討論，是一道很好的訓練題．