Question

12．氢能是高效、清洁能源，制氢技术的研究开发是氢能利用的必由之路．燃料水蒸气重整法是一种有效、经济、广泛采用的制氢方法，它是通过水蒸气与燃料间的反应来制取氢气的
（1）在催化剂作用下，天然气和水蒸气反应可制得一氧化碳和氢气，已知该反应每制得2g氢气需要吸收6.88×10²kJ热量．写出该反应的热化学方程式CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+2.1×10³kJ•mol^-1或$\frac{1}{3}$CH₄（g）+$\frac{1}{3}$H₂O（g）=$\frac{1}{3}$CO（g）+H₂（g）△H=+6.88×10²kJ•mol^-1；
（2）CO可继续与水蒸气反应：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41.0kJ•mol^-1．若将1mol甲烷与足量水蒸气充分反应写出该反应的方程式CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）；
（3）欲制得较纯净的氢气可将（2）中充分反应后的气体通过足量的烧碱溶液，写出该反应的离子方程式2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O；
（4）将（2）的反应放在固定容器中，反应过程中压强怎样变化（填变大，不变，减小）不变．

Answer 1

分析 （1）每制得2g氢气需要吸收6.88×10²kJ热量，即生成1mol氢气吸收6.88×10²kJ热量，则生成3mol氢气吸收2.1×10³   kJ热量，结合物质的状态书写热化学方程式；
（2）由CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）、CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）可知，两式相加得到甲烷与水蒸气反应方程式；
（3）二氧化碳与足量NaOH反应生成碳酸钠和水；
（4）CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）为反应前后气体体积不变的反应．

解答 解：（1）每制得2g氢气需要吸收6.88×10²kJ热量，即生成1mol氢气吸收6.88×10²kJ热量，则生成3mol氢气吸收2.1×10³   kJ热量，则热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+2.1×10³   kJ•mol^-1或$\frac{1}{3}$CH₄（g）+$\frac{1}{3}$H₂O（g）=$\frac{1}{3}$CO（g）+H₂（g）△H=+6.88×10²  kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+2.1×10³   kJ•mol^-1或$\frac{1}{3}$CH₄（g）+$\frac{1}{3}$H₂O（g）=$\frac{1}{3}$CO（g）+H₂（g）△H=+6.88×10²  kJ•mol^-1；
（2）由CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）、CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）可知，两式相加得到甲烷与水蒸气反应方程式为CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g），
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）；
（3）二氧化碳与足量NaOH反应生成碳酸钠和水，而氢气不反应，涉及的离子反应为2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，
故答案为：2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O；
（4）CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）为反应前后气体体积不变的反应，则固定容积时，反应过程中压强不变，故答案为：不变．

点评 本题考查反应热与焓变，为高频考点，把握热化学方程式的书写、反应中能量变化为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意平衡移动及盖斯定律应用，题目难度不大．