Question

（14分）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。

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

CH₄(g)＋H₂O(g) ===CO(g)＋3H₂(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol

CH₄(g)＋CO₂(g) ===2CO(g)＋2H₂(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol

CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为                。

（2）硫铁矿(FeS₂)燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为       。

该循环工艺过程的总反应方程式为       。

（3）电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为                。

（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：

NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M

①电池放电时，正极的电极反应式为       。

②充电完成时，Ni(OH)₂全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为       。

（5）Mg₂Cu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            。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）CH­­₄(g)＋2H₂O(g) ===CO­₂(g) ＋4H₂(g)   △H＝165.0 kJ/mol  （2分）

（2）4FeS₂(s)＋11O₂(g) === 2Fe₂O₃(s)＋8SO₂(g)  △H＝－3408 kJ/mol  （2分）

2H₂O＋SO₂===H₂SO₄＋H₂  （2分）

（3）CO(NH₂)₂＋8OH^－－6e^－===CO₃^2－＋N₂↑＋6H₂O （2分）

（4）①NiO(OH)＋H₂O＋e^－===Ni(OH)₂＋OH^－（2分）

②2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－     （2分）

（5）2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂  （2分）   B

【解析】

试题分析：（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂ （g）△H=-206.2kJ•mol^-1②CH₄（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=-165.0 kJ•mol^-1，故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=-165.0 kJ•mol^-1；

（2）根据题目信息，已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1 kJ热量，求得4mol FeS₂完全燃烧放出3408 kJ热量，故方程式为4FeS₂(s)＋11O₂(g) === 2Fe₂O₃(s)＋8SO₂(g)  △H＝－3408 kJ/mol  ；由反应物到最终产物，并根据原子，元素守恒可写为 2H₂O＋SO₂===H₂SO₄＋H₂  ；

（3）由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成，电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；

（4）①电池放电时，正极的电极要得到电子，反应式NiO(OH)＋H₂O＋e^－===Ni(OH)₂＋OH^－（2分）  ②据题意氧气要削耗掉，故反应2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－

（5）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．

考点：本题考查热化学方程式的书写、电解原理、常用化学用语书写等，（4）（5）为难点、易错点，（4）中根据化合价判断产物，（5）中注意根据讨论进行确定金属氢化物的化学式．