Question

（14分）氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。
（1）以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法。已知：
CH₄(g)＋H₂O(g) ===CO(g)＋3H₂(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol
CH₄(g)＋CO₂(g) ===2CO(g)＋2H₂(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol
CH₄(g)與H₂O(g)反應生成CO₂(g)和H₂(g)的熱化學方程式為               。
（2）硫鐵礦(FeS₂)燃燒產生的SO₂通過下列碘循環工藝過程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

已知1g FeS₂完全燃燒放出7.1 kJ熱量，FeS₂燃燒反應的熱化學方程式為      。
該循環工藝過程的總反應方程式為      。
（3）電解尿素[CO(NH₂)₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖（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，陽極的電極反應式為               。

（4）用吸收H₂后的稀土儲氫合金作為電池負極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應為：
NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M
①電池放電時，正極的電極反應式為      。
②充電完成時，Ni(OH)₂全部轉化為NiO(OH)。若繼續充電將在一個電極產生O₂，O₂擴散到另一個電極發生電極反應被消耗，從而避免產生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電極反應式為      。
（5）Mg₂Cu是一種儲氫合金。350℃時，Mg₂Cu與H₂反應，生成MgCu₂和僅含一種金屬元素的氫化物（其中氫的質量分數為0.077）。Mg₂Cu與H₂反應的化學方程式為           。

Answer 1

（14分）
（1）CH­­₄(g)＋2H₂O(g) ===CO­₂(g) ＋4H₂(g)  △H＝165.0 kJ/mol （2分）
（2）4FeS₂(s)＋11O₂(g) === 2Fe₂O₃(s)＋8SO₂(g) △H＝－3408 kJ/mol （2分）
2H₂O＋SO₂===H₂SO₄＋H₂ （2分）
（3）CO(NH₂)₂＋8OH^－－6e^－===CO₃^2－＋N₂↑＋6H₂O （2分）
（4）①NiO(OH)＋H₂O＋e^－===Ni(OH)₂＋OH^－（2分）
②2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－    （2分）
（5）2Mg₂Cu＋3H₂MgCu₂＋3MgH₂ （2分）  B

試題分析：（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂ （g）△H=-206.2kJ?mol^-1②CH₄（g）+CO₂ （g）═2CO（g）+2H₂ （g）△H=-247.4kJ?mol^-1由蓋斯定律，①×2-②得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=-165.0 kJ?mol^-1，故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=-165.0 kJ?mol^-1；
（2）根據題目信息，已知1g FeS₂完全燃燒放出7.1 kJ熱量，求得4mol FeS₂完全燃燒放出3408 kJ熱量，故方程式為4FeS₂(s)＋11O₂(g) === 2Fe₂O₃(s)＋8SO₂(g) △H＝－3408 kJ/mol ；由反應物到最終產物，并根據原子，元素守恒可寫為 2H₂O＋SO₂===H₂SO₄＋H₂ ；
（3）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成，電極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
（4）①電池放電時，正極的電極要得到電子，反應式NiO(OH)＋H₂O＋e^－===Ni(OH)₂＋OH^－（2分） ②據題意氧氣要削耗掉，故反應2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－
（5）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為a，則X/(a+X)=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH₂，故反應方程式為2Mg₂Cu+3H₂＝＝MgCu₂+3MgH₂，故答案為：2Mg₂Cu+3H₂＝MgCu₂+3MgH₂．