题目内容
【题目】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）已知：CH4(g) + H2O(g)=CO(g) +3H2(g) △H=+206.2 kJ/mol
CH4(g) + CO2(g)=2CO(g) +2H2(g) △H=+247.4 kJ/mol
2H2S(g)=2H2(g) +S2(g) △H=+169.8 kJ/mol
以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为________________________________。
（2）①H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是_________________________________。
②燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式________________________________。
（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A、B表示的物质依次是_________________。
（4）将1 molCO和2 molH2充入恒容密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g)，不同压强下CH3OH在平衡混合气体中的体积分数随温度的变化如图2所示。A、B、C三点的化学平衡常数K(A)、K(B)、K(C)的相对大小为_______________，计算C点的压强平衡常数Kp=___________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）。
（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__________。
【答案】CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g) 
H＝+165.0 kJ·mol-1 为H2S热分解反应提供热量 2H2S+SO2＝2H2O+3S↓(或4H2S+2SO2＝4H2O+3S2↓) H、O（或氢原子、氧原子） K(A)＞K(B)=K(C) 
2Mg2Cu+3H2
MgCu2+3MgH2
【解析】
(1)利用已知热化学方程式，借助于盖斯定律分析解答；
(2)使部分H2S燃烧放出热量，为H2S热分解反应提供热量；SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，二者反应生成S与H2O；
(3)由图可知，水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子，据此分析判断；
(4)根据温度对平衡常数的影响，结合图像分析判断；根据三段式计算平衡时各物质的物质的量，再计算出平衡分压，结合压强平衡常数Kp的表达式计算；
(5)令金属氢化物为RHx，根据氢的质量分数为0.077，计算判断该金属氢化物的化学式，再书写方程式。
(1)已知：①CH4(g)+H2O(g)＝CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJmol-1，②CH4(g)+CO2(g)＝2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJmol-1，由盖斯定律，①×2-②得CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJmol-1，故答案为：CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJmol-1；
(2)①H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，放出热量，为H2S热分解反应提供热量，故答案为：为H2S热分解反应提供热量；
②SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，二者反应生成S与H2O，反应的化学方程式为2H2S+SO2＝2H2O+3S↓，故答案为：2H2S+SO2＝2H2O+3S↓；
(3)由图可知，水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子，氢原子结合生成氢气，氧原子结合生成氧气，由水的分子式可知氢原子的物质的量是氧原子2倍，故A为氢原子、B为氧原子，故答案为：A为氢原子、B为氧原子；
(4)平衡常数K只与温度有关，B、C的温度相同，则K(B)=K(C)；根据图像，升高温度，CH3OH在平衡混合气体中的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则升高温度，K减小，因此K(A)＞K(B)，因此A、B、C三点的化学平衡常数K(A)、K(B)、K(C)的相对大小为K(A)＞K(B)=K(C)；根据图像，C点平衡是CH3OH在平衡混合气体中的体积分数为50%，设反应的CO的物质的量为x，则
CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g)
起始(mol) 1 2 0
反应(mol) x 2x x
平衡(mol) 1-x 2-2x x
则
=
，解得x=0.75mol，则平衡分压分别为，CO：
×p2=
p2，H2：
×p2=
p2，CH3OH：
×p2=p2，压强平衡常数Kp=
=，故答案为：K(A)＞K(B)=K(C)；；
(5)令金属氢化物为RHx，金属R的相对分子质量为a，则金属的化合价为+x，因为
=0.077，即923x=77a，当x=2时，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+3H2MgCu2+3MgH2。
阅读快车系列答案
【题目】“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
（1）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4（g）+ CO2（g）
2CO （g）+ 2H2（g）
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键 | C—H | C=O | H—H | C |
键能/kJ·mol1 | 413 | 745 | 436 | 1075 |
则该反应的ΔH=_________。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L-2。
（2）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液c（HCO3）∶c（CO32 -）=2∶1，溶液pH=____。（室温下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11），0.1mol·L-1 NaHCO3溶液中阴离子的浓度由大到小的顺序为______________
（3）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_______极，该电极反应式是___________________________________