Question

【題目】氫氣作為新能源有很多優(yōu)點(diǎn)，制取與儲存氫氣是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

I.制氫：鐵酸鋅(ZnFe2O4)可用于循環(huán)分解水制氣，其反應(yīng)可表示為： 6ZnFe2O46ZnO+4Fe3O4+O2↑；3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑

(1)ZnFe2O4中Fe的化合價為_______________。

(2)該循環(huán)制氫中不斷消耗的物質(zhì)是________(填化學(xué)式)，得到H2和O2的質(zhì)量比為__________。

(3)氫氣作為新能源的優(yōu)點(diǎn)有________(任寫一點(diǎn))。該循環(huán)法制氫的不足之處是________。

Ⅱ.貯氫：合金Mg2Cu是一種潛在的貯氫材料，高溫時在氬氣保護(hù)下，由一定質(zhì)量比的Mg、Cu單質(zhì)熔煉獲得。該合金在一定條件下完全吸氫生成氫化物和另一種合金，其化學(xué)方程式為： 2Mg2Cu+ 3H23MgH2+MgCu2

(4)熔煉制備Mg2Cu合金時，通入氬氣的目的是_________________。

(5)氫化物MgH2與水反應(yīng)生成一種堿，并釋放出H2。 其化學(xué)反應(yīng)方程式為________。

(6)11.2g Mg2Cu完全吸氫后所得混合物與過量鹽酸反應(yīng)，放出H2的質(zhì)量為________g。

Answer 1

【答案】 +3 H2O 1：8 不污染環(huán)境、熱值大、原料來源豐富 能耗高 起到保護(hù)作用，防止金屬被氧化 MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑ 0.7g

【解析】本題考查了有關(guān)元素化合價的計算，氫能源，化學(xué)方程式的書寫，根據(jù)化學(xué)方程式的計算。難度較大，仔細(xì)審題，找出的用的信息結(jié)合已有知識進(jìn)行分析解答。

（1）ZnFe2O4中鋅的化合價為+2價，氧元素的化合價為﹣2，設(shè)：Fe的化合價為x，根據(jù)化合物中元素化合價的代數(shù)和為零，則有（+2）+2x+（﹣2）×4=0，x=+3；

（2）根據(jù)化學(xué)方程式6ZnFe2O46ZnO+4Fe3O4+O2↑；3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑可知，該循環(huán)制氫中不斷消耗的物質(zhì)是水，其化學(xué)式為H2O，得到H2和O2的質(zhì)量比為4：32=1：8；

（3）氫氣作為新能源的優(yōu)點(diǎn)有不污染環(huán)境、熱值大、原料來源豐富，該循環(huán)法制氫時都是在高溫下進(jìn)行，不足之處是能耗高；

（4）高溫時Mg、Cu都能與空氣中氧氣反應(yīng)，熔煉制備Mg2Cu合金時，通入氬氣可以起到保護(hù)作用，防止金屬被氧化；

（5）氫化物MgH2與水反應(yīng)生成一種堿，并釋放出H2，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成的堿是氫氧化鎂，化學(xué)反應(yīng)方程式為 MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑；

（6）11.2g Mg2Cu完全吸氫后所得混合物與過量鹽酸反應(yīng)，其中的氫化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，MgCu2中只有鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

設(shè)：11.2g Mg2Cu完全吸氫后生成氫化鎂的質(zhì)量為x，MgCu2的質(zhì)量為y。

2Mg2Cu+3H2 3MgH2+MgCu2

224 78 152

11.2g x y

x=3.9g

y=7.6g

設(shè)：3.9g氫化鎂與水反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為a

MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑

26 4

3.9g a

a=0.6g

7.6gMgCu2含有鎂的質(zhì)量為：7.6g×× 100%=1.2g

設(shè)：1.2g的鎂與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量為b

Mg+2HCl═MgCl2+H2↑

24 2

1.2g b

b=0.1g

生成氫氣的質(zhì)量為：0.6g+0.1g=0.7g。