Question

氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点．
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）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．
CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=

 

．
（2）金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：2Li+H₂2LiH（Ⅰ）     LiH+H₂O═LiOH+H₂↑（Ⅱ），反应Ⅱ中的还原剂是

 

．
（3）Mg₂Cu也是一种储氢合金．350℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）．Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为

 

．
（4）实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，反应时溶液中水的电离平衡

 

移动（填“向左”或“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的

 

，产生H₂的速率将增大．
A．HNO₃　B．CH₃COOH         C．Na₂SO₄     　  D．CuSO₄
（5）有一种燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入有氢氧化钾溶液的燃料电池中发电．电池负极反应式为

 

．燃料电池与普通燃烧过程相比，优点是

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,氧化还原反应,化学电源新型电池,水的电离,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律，利用已知热化学方程式乘以合适的系数进行加减，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算，据此书写；
（2）根据氧化还原反应中，还原剂的化合价是升高的判断；
（3）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则

x

a+x

=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂；
（4）从影响弱电解质电离平衡的移动因素--温度、浓度、压强，影响化学反应速率的因素--温度、浓度、压强、催化剂、接触面积以及电化学原理考虑；
（5）燃料电池电极反应式书写，用总反应减去一个电极反应式就得另一个电极反应式．

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，
由盖斯定律，①×2-②得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1，
故答案为：+659.8  kJ?mol^-1；
（2）在 LiH+H₂O═LiOH+H₂↑（Ⅱ）反应中，LiH中H为-1价，反应后变为0价，化合价升高被氧化，是还原剂，故答案为：LiH；
（3）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则

x

a+x

=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂，故反应方程式为2Mg₂Cu+3H₂

△   .

MgCu₂+3MgH₂，
故答案为：2Mg₂Cu+3H₂

△   .

MgCu₂+3MgH₂；
（4）硫酸溶液中，由于H⁺的存在，会抑制水的电离，随反应进行，H⁺浓度逐渐减小，对水的电离抑制能力减弱，水的电离平衡向右移动；
在硫酸中加入硝酸，与Zn反应不再生成H₂而是生成NO，A不正确；
加入Na₂SO₄对反应速度没有影响，C不正确；
加入CH₃COOH，增大了H⁺的浓度，速率加快，B正确；
加入CuSO₄后，Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，形成锌铜原电池，加快反应速率，D正确；
故答案为：向右；BD；
（5）这是氢氧燃料电池，负极发生氧化反应，是H₂在反应，注意电解质溶液显碱性，H₂得电子不能写出H⁺，因为其能和OH^-反应，负极反应为H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；
氢气燃烧本身无污染，但产生光能等，并且热能损耗较大，而氢氧燃料电池，是化学能直接转化为电能，无光能等产生，所以燃料电池的能量转化率高，
故答案为：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；燃料电池的能量转化率远高于普通燃烧过程．

点评：本题考查范围广，除涉及到盖斯定律、氧化还原、弱电解质的电离平衡的移动、燃料电池外，还有计算和讨论，是一道很好的训练题．