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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)△H=206.2kJ•mol-1
CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=247.4 kJ•mol-1
2H2S(g)═2H2(g)+S2(g)△H=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
CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol-1
CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol-1

(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
为H2S热分解反应提供热量
为H2S热分解反应提供热量
。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,则该反应的化学方程式是
4H2S+2SO2═4H2O+3S2
4H2S+2SO2═4H2O+3S2

(3)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图1所示。
①在图示的转化中,化合价不变的元素是
Cu、H、Cl(或铜、氢、氯)
Cu、H、Cl(或铜、氢、氯)

②反应中当有1 mol H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的物质的量不变,需消耗O2的物质的量为
0.5mol
0.5mol


(4)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到图2所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-═S (n-1)S+S2-═Sn2-
①写出电解时阴极的电极反应式
2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-
2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成
Sn2-+2H+=(n-1)S↓+H2S↑
Sn2-+2H+=(n-1)S↓+H2S↑

【答案】CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol-1;为H2S热分解反应提供热量;4H2S+2SO2═4H2O+3S2;Cu、H、Cl(或铜、氢、氯);0.5mol;2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-;Sn2-+2H+=(n-1)S↓+H2S↑
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:7引用:2难度:0.6
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  • 1.氢在地球上主要以化合态的形式存在,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,属于二次能源.工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢,煤炭气化制氢,重油及天然气水蒸气催化制氢等.氢气是一种理想的绿色能源,如图1为氢能产生和利用的途径:

    (1)图1的四个过程中能量转化形式有
     

    A.2种  B.3种  C.4种  D.4种以上
    (2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
    2H2O(1)
    通电
    2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)
    光照
    催化剂
    2H2(g)+O2(g)△H2   
    以上反应的△H1
     
    △H2(选填“<”、“>”或“=”)
    (3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
     

    (4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
    ①NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为
     

    ②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动的原理,可改变的条件之一是
     

    ③一定条件下,如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢,使C7H8转化为C7H14,则电解过程中产生的气体X 为
     
    ,电极A上发生的电极反应式为
     

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