Question

【題目】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)某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發現加入少量CuSO4溶液可加快氫氣 的生成速率。但當加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。 請分析氫氣生成速率下降的主要原因___________________________。

(2)用甲烷制取氫氣的兩步反應的能量變化如下圖所示，則甲烷和水蒸氣反 應生成二 氧化碳和氫氣的熱化學方程式是___________________________。

(3)科學家最近研究出一種環保，安全的儲氫方法，其原理可表示為：NaHCO3 H2HCOONa H2O。下列有關說法正確的是_____________。

A．儲氫、釋氫過程均無能量變化

B．NaHCO3、HCOONa均具有離子鍵和共價鍵

C．儲氫過程中，NaHCO3被氧化

D．釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2

(4)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(該氫化物中氫的質量分數為0.077)。Mg2Cu與H2反應的化學方程式為______________。

Answer 1

【答案】當加入一定量的CuSO4后，生成的單質Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶 液的接觸面積 CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g) ΔH＝－136.5 kJ/mol B 2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2

【解析】

（1）生成的單質銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積；

（2）根據第一步反應過程可以得出：①CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=-103.3KJ/mol，根據第二步反應過程可以得出：②CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=-33.2KJ/mol，根據蓋斯定律將①+②可得甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的反應，據此書寫熱化學方程式；

（3）由方程式NaHCO3+H2HCOONa+H2O可知，反應中碳元素化合價降低被還原，氫元素化合價升高被氧化；

（4）先依據氫化物的質量分數計算氫化物化學式，在依據反應物和生物寫出化學方程式。

（1）因為鋅會先與硫酸銅反應，直至硫酸銅反應完才與硫酸反應生成氫氣，硫酸銅量較多時，反應時間較長，而且生成的銅會附著在鋅片上，會阻礙鋅片與硫酸繼續反應，氫氣生成速率下降，故答案為：當加入一定量的硫酸銅后，生成的單質銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積；

（2）根據第一步反應過程可以得出：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=-103.3KJ/mol；根據第二步反應過程可以得出：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=-33.2KJ/mol；根據蓋斯定律，上下兩式相加可得：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5kJ/mol，故答案為：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5kJ/mol；

（3）A、儲氫、釋氫過程都是化學變化，化學變化中一定伴隨能量變化，故錯誤；

B、NaHCO3、HCOONa均是離子離子化合物，化合物中含有離子鍵和共價鍵，故正確；

C、儲氫過程中C元素的化合價由+4降低為+2，NaHCO3被還原，故錯誤；

D、釋氫過程中，每消耗0.1molH2O放出0.1molH2，但沒說明狀態，無法知道其體積，故錯誤；

故選B，故答案為：B；

（4）令金屬氫化物為RHx，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,則反應的化學方程式為2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2，故答案為：2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2。