随着能源问题的进一步突出.利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐．最近的研究发现.复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢.MnFe2O4的制备流程如下:(1)原料Fe(NO3)n中n=33.投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比为2:12:1．(2)步骤二中连续搅拌的目的是:充分反应或沉淀完全� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（2012?湖南模拟）随着能源问题的进一步突出，利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐．最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰（MnFe₂O₄）也可以用于热化学循环分解水制氢，MnFe₂O₄的制备流程如下：

（1）原料Fe（NO₃）_n中n=

，投入原料Fe（NO₃）_n和Mn（NO₃）₂的物质的量之比为

2：1

．
（2）步骤二中连续搅拌的目的是：

充分反应或沉淀完全

，步骤三中洗涤干净的标准是

洗涤至中性保证产物纯净

．
（3）利用MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为：
MnFe₂O₄

＞1000K

MnFe₂O_4-x+

O₂↑，MnFe₂O_4-x+xH₂O→MnFe₂O₄+xH₂↑
请认真回答下列问题：
①若MnFe₂O_4-x中x=0.8，则MnFe₂O_4-x中Fe²⁺占全部铁元素的百分率为：

80%

②该化学循环制氢的优点是：

具有过程简单节约能源无污染物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成，因此不存在高温气体分离等优点

③该化学循环法制氢尚有不足之处，进一步改进的研究方向是：

寻找合适催化剂使MnFe₂O₄的分解温度降低或找到分解温度更低的氧化物

．

分析：（1）根据MnFe₂O₄的制备流程，可知Mn、Fe的化合价未变，Mn（NO₃）₂中Mn的化合价为+2，则MnFe₂O₄中Fe的化合价为+3，从而求出Fe（NO₃）_n中的n，
由MnFe₂O₄中可知：Fe和Mn的个数之比为1：2，根据质量守恒，求出原料Fe（NO₃）_n和Mn（NO₃）₂的物质的量之比；
（2）根据搅拌的通常目的和判断沉淀是否洗涤干净的方法来解答；
（3）①根据铁的总价态不变，用方程组来解决；
②③由流程可看出其优点，改进方法可从流程简洁方面考虑．

解答：解：（1）Mn为+2价，则MnFe₂O₄中Fe的化合价为+3价，则Fe（NO₃）_n中n=3，且Fe（NO₃）_n与Mn（NO₃）₂ 二者之比 2：1，故答案为：3；2：1；
（2）连续搅拌是为了让二者充分反应，洗涤至中性保证产物纯净，故答案为：充分反应或沉淀完全　洗涤至流出液呈中性；
（3）①x=0.8时，铁的总价态为（4-0.8）×2-2=4.4，设1mol MnFe₂O_4-0.8中含Fe²⁺、Fe³⁺物质的量分别为xmol、ymol，则有

x+y=2

2x+3y=4.4

，解得：x=1.6，y=0.4，
则1 mol MnFe₂O_4-0.8中含Fe²⁺的物质的量为1.6 mol，则Fe²⁺占的百分率为1.6/2×100%=80%，故答案为：80%；
②由流程图可以看出过程简单、节约能量、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成，不存在高温气体分离的问题等，
故答案为：过程简单、节约能量、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成，不存在高温气体分离的问题等（答两点即可）；
③因高温消耗较多的能源，则寻找合适的催化剂，使MnFe₂O₄分解温度降低或分解温度更低的氧化物，故答案为：寻找合适的催化剂，使MnFe₂O₄分解温度降低或分解温度更低的氧化物．

点评：本题是一道化工工艺流程的题目，该类题目的特点是：综合性较强，涉及的知识点多，考查了学生分析问题和运用知识的能力．