Question

（15分）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。

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____________________________。

（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________________；燃烧生成的SO₂与H₂S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：________________________。

（3） H₂O的热分解也可得到H₂，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A．B表示的物质依次是________。

图1

　　

图2

    （4） 电解尿素[CO（NH₂）₂ ]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴．阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为　　。

（5） 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____________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1） CH₄（g）＋2H₂O（g）===CO₂（g）＋4H₂（g）；ΔH ＝ 165．0 kJ·mol^－1

（2） 为H₂S热分解反应提供热量

2H₂S＋SO₂===2H₂O＋3S （或4H₂S＋2SO₂===4H₂O＋3S₂）

（3） H．O（或氢原子．氧原子）

（4）  CO（NH₂）₂＋8OH^－－6e^－===CO＋N₂↑＋6H₂O

（5） 2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂

【解析】（1）将反应①CH₄（g）＋H₂O（g）===CO（g）＋3H₂（g）；ΔH＝206．2 kJ·mol^－1和反应②CH₄（g）＋CO₂（g）===2CO（g）＋2H₂ （g）；ΔH＝247．4 kJ·mol^－1合并，

即①×2－②可得CH₄（g）＋2H₂O（g）===CO₂（g）＋4H₂（g） ΔH ＝ 165．0 kJ·mol^－1。

（2）因为H₂S热分解是吸热反应，所以通过H₂S的燃烧可以提供热量促使平衡向正反应方向移动。

（3）水分解生成氢气和氧气，但在高温下，氢气和氧气会分解成氢原子和氧原子。

（4）在电解池中阳极失去电子，根据装置图可以看出阳极产物有氮气，又因为溶液显碱性，所以其电极反应式为CO（NH₂）₂＋8OH^－－6e^－===CO＋N₂↑＋6H₂O。

（5）Mg₂Cu与H₂反应的生成物是MgCu₂，所以另一种生成物一定含有Mg。根据氢化物中氢的质量分数为0．077，可计算出Mg和H的个数比是1︰2.。所以方程式为2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂。