Question

11．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：
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
③2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H=+169.8kJ•mol^-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=+165.0kmol^-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，其目的是部分H₂S燃烧可为H₂S热分解反应提供热量
（3）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
（4）储氢纳米碳管的研制成功体现了科技的进步．用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质碳纳米颗粒碳纳米颗粒．这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，反应物和生成物有C、CO₂、H₂SO₄、K₂Cr₂O₇、K₂SO₄、Cr₂（SO₄）₃和H₂O七种．
①请用上述物质填空，并配平化学方程式：
□C+□K₂Cr₂O₇+□H₂SO₄═□CO₂↑+□K₂SO₄+□Cr₂（SO₄）₃+□H₂O
②上述反应中氧化剂是K₂Cr₂O₇（填化学式），被氧化的元素是C（填元素符号）．
③H₂SO₄在上述反应中表现出来的性质是（填选项序号）C．
A．氧化性    B．氧化性和酸性    C．酸性    D．还原性和酸性
④若反应中电子转移了0.8mol，则产生的气体在标准状况下的体积为4.48L．

Answer 1

分析 （1）利用盖斯定律①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）解答，从待求反应出发分析反应物、生成物在所给反应中的位置，通过相互加减可得；
（2）H₂S热分解制氢为吸热反应，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧可为H₂S热分解反应提供热量；
（3）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；
（4）①分散质粒度介于1-100nm的分散系属于胶体，胶体具有丁达尔效应、聚沉的性质，不能通过半透膜；
②根据反应中元素的化合价的变化来判断氧化剂以及被氧化的元素；
③依据反应中硫酸所含元素化合价变化情况判断解答；
④根据电子转移的数目与氧化剂或还原剂之间的物质的量的关系进行计算．

解答 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=206.2kmol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4kJmol^-1
据盖斯定律，①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=165.0kmol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kmol^-1；
（2）H₂S热分解制氢为吸热反应，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧可为H₂S热分解反应提供热量，
故答案为：部分H₂S燃烧可为H₂S热分解反应提供热量；
（3）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；
（4）①反应中C被氧化生成CO₂、K₂Cr₂O₇被还原为Cr₂（SO₄）₃依据反应过程中得失电子守恒和原子个数守恒可配平方程式得：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄═3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O，
故答案为：3；2K₂Cr₂O₇；8；3CO₂；2K₂SO₄；2；8；
②分析所给物质的化合价氧化剂为K₂Cr₂O₇，还原产物为Cr₂（SO₄）₃，还原剂为C，氧化产物为CO₂．故答案为：K₂Cr₂O₇；C；
③H₂SO₄在上述反应中所含元素化合价不变，与金属阳离子结合生成盐，表现出酸性，故答案为：C；
④依据方程式可知每生成3mol二氧化碳气体，反应转移电子的物质的量为12mol，所以若反应中电子转移了0.8mol，则生成二氧化碳气体的物质的量为0.2mol，标况下体积为：0.2mol×22.4L/mol=4.48L；
故答案为：4.48L．

点评 本题考查根据盖斯定律计算反应热，氧化还原反应方程式的配平，氧化剂、还原剂等概念的了解和判断，以及有关氧化还原反应的简单计算，做题时注意正确判断化合价的变化，从氧化还原反应氧化剂和还原剂得失电子数目相等进行配平和计算．