Question

12．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．
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CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ•mol^-1．
（2）H₂S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，其目的是为H₂S热分解反应提供热量
，．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：2H₂S+SO₂═2H₂O+3S↓．
（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表示的物质依次是氢气、氧气．

（4）电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，阳极的电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．
（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2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂．

Answer 1

分析 （1）依据盖斯定律，利用热化学方程式计算得到所需热化学方程式，书写化学方程式，标注物质聚集状态和对应反应量的反应热；
（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发生硫元素的归中反应；
（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物质的量是氧原子2倍，据此判断；
（4）由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成；
（5）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则$\frac{x}{a+x}$=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂．

解答 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=-247.4kJ•mol^-1
依据盖斯定律①×2-②得到：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8 kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8 kJ•mol^-1；
（2）H₂S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，燃烧生成的SO₂与H₂S反应生成H₂O+S，反应的化学方程式为：2H₂S+SO₂═2H₂O+3S↓，故答案为：为H₂S热分解反应提供热量；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物质的量是氧原子2倍，故A为氢气、B为氧气．
故答案为：氢气、氧气．
（4）由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成，电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
（5）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则$\frac{x}{a+x}$=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂，故反应方程式为2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂，
故答案为：2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂．

点评 本题考查热化学方程式的书写、电解原理、常用化学用语书写等，主要是氧化还原反应电子转移计算，电解池原理的分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．