Question

18．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
2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H=169.8kJ•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）反應生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=165.0kJ•mol^-1．
（2）H₂S熱分解制氫時，常向反應器中通入一定比例空氣，使部分H₂S燃燒，其目的是為H₂S熱分解反應提供熱量；燃燒生成的SO₂與H₂S進一步反應，生成物在常溫下均非氣體，寫出該反應的化學方程式：2H₂S+SO₂═2H₂O+3S．
（3）H₂O的熱分解也可得到H₂，高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數(shù)與溫度的關系如圖1所示．圖中A、B表示的物質依次是氫氣、氧氣．

（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，陽極的電極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．
（5）Mg₂Cu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(shù)為0.077）．Mg₂Cu與H₂反應的化學方程式為2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂．

Answer 1

分析 （1）將已知方程式變性運算得到目標方程式，依據(jù)蓋斯定律計算反應熱，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應量的反應熱；
（2）使部分H₂S燃燒放出熱量，為H₂S熱分解反應提供熱量；SO₂與H₂S進一步反應，生成物在常溫下均非氣體，二者反應生成S與H₂O；
（3）由圖可知，水的分解化學鍵斷裂先生成H原子與O原子，氫原子結合生成氫氣，氧原子結合生成氧氣，由水的分子式可知氫原子物質的量是氧原子2倍，據(jù)此判斷；
（4）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成；
（5）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為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．

解答 （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）使部分H₂S燃燒，放出熱量，為H₂S熱分解反應提供熱量，SO₂與H₂S進一步反應，生成物在常溫下均非氣體，二者反應生成S與H₂O，
反應方程式為2H₂S+SO₂═2H₂O+3S，
故答案為：為H₂S熱分解反應提供熱量；2H₂S+SO₂═2H₂O+3S；
（3）由圖可知，水的分解化學鍵斷裂先生成H原子與O原子，氫原子結合生成氫氣，氧原子結合生成氧氣，由水的分子式可知氫原子物質的量是氧原子2倍，故A為氫氣、B為氧氣，
故答案為：氫氣、氧氣；
（4）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成，電極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
（5）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為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，故反應方程式為2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂，
故答案為：2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂．

點評 本題為綜合題，涉及熱化學方程式的書寫、化學方程式的書寫、電極反應式的書寫，熟悉蓋斯定律計算反應熱的方法、明確電解池工作原理、物質的性質是解題關鍵，題目難度中等．