Question

20．氫氣將會成為21世紀最理想的能源．
（1）目前常用甲烷與水蒸汽反應制得CO和H₂，每獲得168L H₂（已折算成標準狀況）需消耗540KJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式$\frac{5}{2}$CH₄（g）+$\frac{5}{2}$H₂O（g）?$\frac{5}{2}$CO（g）+$\frac{15}{2}$H₂（g）△H=+540KJ•mol^-1．
（2）化合物A是一種儲氫容量高、安全性好的固體儲氫材料，其儲氫原理可表示為：
A（s）+H₂（g） $?_{釋氫}^{貯氫}$ B（s）+LiH（s）△H=-44.5kJ•mol^-1…①
已知：NH₃（l）?NH₂^-+H⁺
①寫出液氨與金屬鋰反應生成B和氫氣的化學方程式2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂↑．
②一定條件下，2.30g固體B與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體鹽C和能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體D，氣體D的體積4.48 L（折算成標準狀況）．
③A的化學式為Li₂NH，LiH中r（Li⁺）小于r（H^-）（填“大于”或“小于”）．
④B在加強熱時生成NH₃和另一種化合物E，該分解反應的化學方程式為3LiNH₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃．
（3）化合物E也可以作儲氫材料，其儲氫原理可表示為：
E（s）+H₂（g） $?_{釋氫}^{貯氫}$ A（s）+LiH（s）△H=-165kJ•mol^-1…②
儲氫材料可以通過加熱的方式釋放氫氣．從實用化角度考慮，選擇A或E作儲氫材料哪個更合理？理由是E，E的儲氫量要比A多．

Answer 1

分析 （1）甲烷與水蒸汽反應制得CO和H₂，每獲得168L即7.5mol H₂（已折算成標準狀況）需消耗540KJ熱量，根據熱化學方程式系數(shù)的意義來回答；
（2）①B是LiNH₂，液氨與金屬鋰反應生成氫氣和LiNH₂；
②在一定條件下，2.30g固體B：LiNH₂與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體C和氣體D，氣體D能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色，可推知D為NH₃，NH₄Cl的摩爾質量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，B：LiNH₂含Li，則固體B與NH₄Cl固體反應可表為：LiNH₂+NH₄Cl→LiCl+NH₃，2.30g固體B：LiNH₂物質的量是0.1mol，根據Cl原子守恒，LiCl的物質的量=0.1mol，再根據質量守恒和原子守恒計算；
③B是LiNH₂，根據A（s）+H₂（g）$?_{釋氫}^{儲氫}$B（s）+LiH（s），利用元素守恒可知A的化學式，離子半徑大小，Li⁺，H^-，電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大半徑越小；
④B是LiNH₂，根據元素守恒可知，B在加強熱時發(fā)生分解反應，生成NH₃和另一種化合物E為Li₃N，據此書寫化學方程式；
（3）根據A和E儲氫量的多少選擇儲氫材料．

解答 解：（1）每獲得168L H₂（已折算成標準狀況）需消耗540KJ熱量，即每獲得$\frac{168L}{22.4L/mol}$=$\frac{15}{2}$mol H₂（已折算成標準狀況）需消耗540KJ熱量，故該反應的熱化學方程式為$\frac{5}{2}$CH₄（g）+$\frac{5}{2}$H₂O（g）?$\frac{5}{2}$CO（g）+$\frac{15}{2}$H₂（g）△H=+540KJ•mol^-1，
故答案為：$\frac{5}{2}$CH₄（g）+$\frac{5}{2}$H₂O（g）?$\frac{5}{2}$CO（g）+$\frac{15}{2}$H₂（g）△H=+540KJ•mol^-1；
（2）①B是LiNH₂，液氨與金屬鋰反應生成氫氣和LiNH₂，反應的方程式為2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂↑，
故答案為：2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂↑；
②在一定條件下，2.30g固體B：LiNH₂與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體C和氣體D，氣體D能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色，可推知D為NH₃，NH₄Cl的摩爾質量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，B：LiNH₂含Li，則固體B與NH₄Cl固體反應可表為：LiNH₂+NH₄Cl→LiCl+NH₃，2.30g固體B：LiNH₂物質的量是0.1mol，根據Cl原子守恒，LiCl的物質的量=0.1mol，再根據質量守恒和原子守恒（原子的種類和數(shù)目反應前后相同），則2.3gB中含有N原子為0.1mol，35gNH₄Cl為0.1mol，含有N原子為0.1mol，根據氮元素守恒，所以產生氨氣是0.2mol，體積是0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：4.48；
③B是LiNH₂，根據A（s）+H₂（g）$?_{釋氫}^{儲氫}$B（s）+LiH（s），利用元素守恒可知A的化學式為Li₂NH，離子半徑大小，Li⁺，H^-，電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大半徑越小，LiH中r（Li⁺）小于r（H^-），
故答案為：Li₂NH；小于；
④推知B是LiNH₂，根據元素守恒可知，B在加強熱時發(fā)生分解反應，生成NH₃和另一種化合物E為Li₃N，反應的化學方程式為3LiNH₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃，
故答案為：3LiNH₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃．
（3）根據A的化學式為Li₂NH，E為Li₃N可知，E的儲氫量要比A多，所以選擇選擇儲氫材料E比較合理，
故答案為：E，E的儲氫量要比A多．

點評 本題考查無機物推斷，側重考查學生對知識的遷移應用與綜合分析解決問題能力，對學生的邏輯推理有較高的要求，把握A中含Li元素，B物質化學式的推斷是解題關鍵，難度較大．