Question

氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫氣能源利用領(lǐng)域的研究熱點。
已知：CH₄(g)＋H₂O(g)=CO(g)＋3H₂(g)ΔH ＝＋206.2 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋CO₂(g)=2CO(g)＋2H₂(g)ΔH ＝＋247.4 kJ·mol^－1
2H₂S(g)=2H₂(g)＋S₂(g)ΔH ＝＋169.8 kJ·mol^－1
(1)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH₄(g)與  H₂O(g)反應(yīng)生成CO₂(g)和 H₂(g)的熱化學(xué)方程式為_________________________
(2)H₂S 熱分解制氫時，常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣，使部分 H₂S 燃燒，其目的是________；燃燒生成的 SO₂與 H₂S 進一步反應(yīng)，生成物在常溫下均為非氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________
(3)H₂O 的熱分解也可得到 H₂，高溫下水分解體系中主要氣體的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖甲所示。圖中 A、B 表示的物質(zhì)依次是______________________________________。

(4)電解尿素[CO(NH₂)₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖乙(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。電解時，陽極的電極反應(yīng)式為_____________________
(5)Mg₂Cu 是一種儲氫合金。 350 ℃時，Mg₂Cu 與 H₂反應(yīng)，生成 MgCu₂和僅含一種金屬元素的氫化物(其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.077)。Mg₂Cu 與 H₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________

Answer 1

(1)CH₄(g)＋2H₂O(g)=CO₂(g)＋4H₂(g)ΔH＝＋165.0 kJ·mol^－1
(2)為H₂S熱分解反應(yīng)提供熱量
2H₂S＋SO₂=2H₂O＋3S(或4H₂S＋2SO₂=4H₂O＋3S₂)
(3)H、O(或氫原子、氧原子)
(4)CO(NH₂)₂＋8OH^－－6e^－=CO＋N₂↑＋6H₂O
(5)2Mg₂Cu＋3H₂△,MgCu₂＋3MgH₂

本題考查化學(xué)反應(yīng)與能量，化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化及元素化合物相關(guān)知識，意在考查考生的綜合運用能力。
(1)將所給反應(yīng)依次編號為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由反應(yīng)①×2－反應(yīng)②即得題述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CH₄(g)＋2H₂O(g)=CO₂(g)＋4H₂(g)ΔH＝＋165.0 kJ·mol^－1。
(3)由圖中A、B的體積分?jǐn)?shù)比例近似為2∶1，則可確定A為H原子，B為O原子。
(4)H₂是由溶液中的H^＋在陰極放電得到的，則陽極產(chǎn)生的是N₂，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)式為：CO(NH₂)₂＋8OH^－－6e^－=CO＋N₂↑＋6H₂O。
(5)由Mg₂Cu變?yōu)镸gCu₂，可知Mg含量下降，則生成物中氫化物僅含的一種金屬元素必為Mg，再根據(jù)其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077，則Mg與H物質(zhì)的量之比為＝，即化學(xué)式為MgH₂，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Mg₂Cu＋3H₂△,MgCu₂＋3MgH₂。