Question

（15分）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）；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________。

圖1

　　

圖2

    （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^－===CO＋N₂↑＋6H₂O

（5） 2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂

解析:（1）將反應(yīng)①CH₄（g）＋H₂O（g）===CO（g）＋3H₂（g）；ΔH＝206．2 kJ·mol^－1和反應(yīng)②CH₄（g）＋CO₂（g）===2CO（g）＋2H₂ （g）；ΔH＝247．4 kJ·mol^－1合并，

即①×2－②可得CH₄（g）＋2H₂O（g）===CO₂（g）＋4H₂（g） ΔH ＝ 165．0 kJ·mol^－1。

（2）因?yàn)镠₂S熱分解是吸熱反應(yīng)，所以通過H₂S的燃燒可以提供熱量促使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

（3）水分解生成氫氣和氧氣，但在高溫下，氫氣和氧氣會(huì)分解成氫原子和氧原子。

（4）在電解池中陽極失去電子，根據(jù)裝置圖可以看出陽極產(chǎn)物有氮?dú)猓�又因�(yàn)槿芤猴@堿性，所以其電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂＋8OH^－－6e^－===CO＋N₂↑＋6H₂O。

（5）Mg₂Cu與H₂反應(yīng)的生成物是MgCu₂，所以另一種生成物一定含有Mg。根據(jù)氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．077，可計(jì)算出Mg和H的個(gè)數(shù)比是1︰2.。所以方程式為2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂。