Question

氢能源是一种重要的清洁能源。现有两种可产生H₂的固体化合物甲和乙。将6.00 g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72 LH₂（已折算成标准状况）。甲与水反应也能产生H₂，同时还产生一种白色沉淀物，该白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化剂存在下可分解得到H₂和另一种单质气体丙，丙在标准状态下的密度为1.25 g/L。请回答下列问题：
（1）乙的电子式是__________。
（2）甲可在加热时将二氧化碳还原为甲烷，其化学方程式是                                   。
（3）乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体单质丙，写出该反应的化学方程式              。
（4）甲与乙之间能发生反应产生H₂，判断理由是                                             。

Answer 1

（1）
（2）4AlH₃+3CO₂3CH₄+2Al₂O₃
（3）2NH₄H+5CuO5Cu+ N₂↑+5H₂O
（4）AlH₃中氢元素的化合价为－1价，NH₄H中含有＋1价的氢元素，二者可发生氧化还原反应产生H₂。

试题分析：“单质气体丙在标准状态下的密度为1.25 g/L”则丙的相对分子质量＝1.25×22.4＝28，所以丙为N₂。化合物乙分解得到H₂和N₂，由于乙是固体，所以化合物乙为NH₄H，NH₄H由NH₄⁺和H^—构成的离子化合物。6.00 g化合物甲分解得到短周期元素的金属单质和6.72L÷22.4L/mol＝0.3 molH₂。根据质量守恒定律可知，该短周期元素的金属单质的质量为6.00g－0.2mol×2g/mol＝5.40g；化合物甲与水反应生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液，说明该沉淀可能是Al(OH)₃，因此该金属元素是铝，所以可判定化合物甲为AlH₃。涉及的反应为：a.甲、乙受热分解：2AlH₃2Al+3H₂↑    2NH₄HN₂↑+5H₂↑；b.甲与水反应： 2AlH₃+6H₂O==2Al(OH)₃+6H₂↑；c. 2NH₄H+5CuO5Cu+ N₂↑+5H₂O。
（1）化合物乙为NH₄H，NH₄H由NH₄⁺和H^—构成的离子化合物，其电子式为。
（2）AlH₃可在加热时将二氧化碳还原为甲烷，则根据原子守恒可知，另外一种生成物应该是氧化铝，所以其化学方程式是4AlH₃+3CO₂3CH₄+2Al₂O₃。
（3）NH₄H在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体单质氮气，因此根据原子守恒可知，还有水生成，所以该反应的化学方程式 2NH₄H+5CuO5Cu+ N₂↑+5H₂O。
（4）由于AlH₃中氢元素的化合价为－1价，—1价H还原性很强，NH₄H中含有＋1价的氢元素，具有氧化性，所以二者可发生氧化还原反应产生H₂。