Question

17．人类研究氢能源从未间断过，而热化学循环分解水制 H₂是在水反应体系中加入一种中间物，经历不同的反应阶段，最终将水分解为H2 和 O₂，这是一种节约能源、节省反应物料的技术，图1是热化学循环制氢气的流程：
（1）实验测得，1g H₂燃烧生成液态水放出 142.9kJ 的热量，则表示氢气燃烧的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol．
（2）整个流程参与循环的物质是SO₂和I₂（填化学式），最难进行的反应是②（填序号）．
（3）汞虽然有毒，但用途广泛．用汞和溴化钙作催化剂，可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气：
①CaBr₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2HBr↑；
②…
③HgBr₂+Ca（OH）₂═CaBr₂+HgO+H₂O；
④2HgO═2Hg+O₂↑．
反应②的化学方程式为Hg+2HBr═HgBr₂+H₂↑．
（4）合成氨用的H₂可以甲烷为原料制得．有关化学反应的能量变化如图2所示，则CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）物质的物质的量与反应热成正比，依据热化学发生的书写方法写出，标注物质聚集状态，对应量下的焓变；
（2）根据流程中的转化来确定能循环使用的物质；反应①为：二氧化硫和碘单质和水反应，反应②为：硫酸分解生成二氧化硫、水、氧气，反应③为：碘化氢分解；最难进行的反应是②；
（3）根据反应③知反应②有HgBr₂生成，根据HgBr₂知反应①的产物HBr参与反应②，据此书写；
（4）三个图可写出相应的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═CO₂（g）△H=-282 kJ•mo^-1 ①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H₂O（g）△H=-241.8 kJ•mo^-1②
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3 kJ•mo^-1③．根据盖斯定律：用“③-（①+②×3）”物质的物质的量与反应热成正比即可求出CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的反应热，依据热化学发生的书写方法写出．

解答 解：（1）1g氢气燃烧生成液态水放出142.9KJ热量，则2g氢气即1mol氢气燃烧生成液态水放出285.8KJ的热量，则表示氢气燃烧的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；
（2）反应①为：二氧化硫和碘单质和水反应：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，反应②为：硫酸分解生成二氧化硫、水、氧气：2H₂SO₄=2SO₂↑+O₂↑+2H₂O，反应③为：碘化氢分解2HI?H₂+I₂，整个流程参与循环的物质是SO₂、I₂，最难进行的反应是②，
故答案为：SO₂、I₂；②；
（3）根据反应③知反应②有HgBr₂生成，根据HgBr₂知反应①的产物HBr参与反应②，所以反应②为：Hg+2HBr═HgBr₂+H₂↑，
故答案为：Hg+2HBr═HgBr₂+H₂↑；
（4）由三个图可写出相应的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═CO₂（g）△H=-282 kJ•mo^-1 ①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H₂O（g）△H=-241.8 kJ•mo^-1②
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3 kJ•mo^-1③，由盖斯定律：用“③-（①+②×3）”得所求反应的△H=+161.1 kJ•mo^-1，则CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1．

点评 本题考查了热化学方程式的书写、热化学循环分解水制 H₂等知识，读懂流程图是解答（2）的关键，题目侧重考查了化学用语中热化学方程式的书写，题目难度中等．