Question

“氫能”被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�。氫氣的燃燒效率非常高，只要在汽油中加�?%的氫氣，就可使內(nèi)燃機(jī)節(jié)油40%。目前，氫能技術(shù)在美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。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_(kāi)_______。
（2）H₂S熱分解制氫氣時(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)，生成物在常溫下均為非氣體，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________。

（4）電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見(jiàn)圖2（電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，陰、陽(yáng)極均為惰性電極）。電解時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________。
（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_(kāi)___________。

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^－=CO₃^2-＋N₂↑＋6H₂O
（5）2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂

（1）根據(jù)蓋斯定律將第一個(gè)熱化學(xué)方程式擴(kuò)大兩倍再減去第二個(gè)熱化學(xué)方程式即得該熱化學(xué)方程式，ΔH也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算得ΔH＝206.2 kJ·mol^－1×2－247.4 kJ·mol^－1＝165.0 kJ·mol^－1。
（2）硫化氫燃燒放熱，為其分解提供能量。硫化氫和二氧化硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水。
（3）1 mol H₂O分解首先得到2 mol H和1 mol O，故曲線A為H，曲線B為O。
（4）根據(jù)裝置圖可知陽(yáng)極產(chǎn)生了N₂，陰極產(chǎn)生了H₂，再分析元素化合價(jià)的升降，可知陰極H^＋得電子生成氫氣，在陽(yáng)極[CO（NH₂）₂]失電子生成N₂，同時(shí)再結(jié)合電荷守恒和質(zhì)量守恒可知還生成CO₃^2-。
（5）根據(jù)原子守恒和金屬元素氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077可判斷，該金屬元素的氫化物為MgH₂。