Question

氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢气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，生成物在常温下均为非气体，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甲所示。图中 A、B 表示的物质依次是______________________________________。

(4)电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图乙(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

(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＋3H₂△,MgCu₂＋3MgH₂

本题考查化学反应与能量，化学能与电能的转化及元素化合物相关知识，意在考查考生的综合运用能力。
(1)将所给反应依次编号为①②③，根据盖斯定律，由反应①×2－反应②即得题述反应的热化学方程式：CH₄(g)＋2H₂O(g)=CO₂(g)＋4H₂(g)ΔH＝＋165.0 kJ·mol^－1。
(3)由图中A、B的体积分数比例近似为2∶1，则可确定A为H原子，B为O原子。
(4)H₂是由溶液中的H^＋在阴极放电得到的，则阳极产生的是N₂，阳极发生氧化反应，在碱性环境下的电极反应式为：CO(NH₂)₂＋8OH^－－6e^－=CO＋N₂↑＋6H₂O。
(5)由Mg₂Cu变为MgCu₂，可知Mg含量下降，则生成物中氢化物仅含的一种金属元素必为Mg，再根据其中氢的质量分数为0.077，则Mg与H物质的量之比为＝，即化学式为MgH₂，则反应的化学方程式为：2Mg₂Cu＋3H₂△,MgCu₂＋3MgH₂。