Question

氫是一種理想的綠色清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點．
（1）利用FeO/Fe₃O₄循環(huán)制氫，已知：
      H₂O（g）+3FeO（s）═Fe₃O₄（s）+H₂（g）△H=akJ?mol^-1…（I）
      2Fe₃O₄（s）═6FeO（s）+O₂（g）△H=bkJ?mol^-1…（Ⅱ）    
①反應2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1（用含a，b的代數(shù)式表示）．
②上述反應b＞O，要使該制氫方案有實際意義．從能源利用及成本的角度考慮，實現(xiàn)反應Ⅱ可采用的方案是

 

．
③反應（Ⅰ）：FeO平衡轉化率與溫度的關系如圖1，則a=

 

0（填：“＞”、“＜”或“=”）
（2）Cu/CuCl熱化學循環(huán)制氫如圖2．

①步驟2是在500℃進行的，發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
②步驟3是在圖3所示的電解槽中進行的，陰極的電極反應式為

 

；電解總反應的方程式為

 

．
（3）氫能的運用．貯氫是關鍵技術之一，納米晶體Mg₂FeH₆儲氫材料具有貯氫容量大和價格低廉優(yōu)勢．Mg₂FeH₆可由Mg和Fe的粉末為原料在氫氣氣氛中反應加熱球磨制得，該反應分兩步進行，第一步反應為Mg+H₂═MgH₂，第二步反應的化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）①利用蓋斯定律計算反應熱；
②可利用廉價清潔能源提供熱能；
③根據(jù)圖象FeO平衡轉化率隨溫度升高而降低，說明升溫平衡向正反應反應移動，故a＜0；
（2）①根據(jù)圖象分析書寫方程式；
②根據(jù)圖象氯離子的移動方向判斷陰陽極，再根據(jù)步驟3上的產(chǎn)物判斷陰陽極產(chǎn)物；
（3）根據(jù)Mg₂FeH₆可由Mg和Fe的粉末為原料在氫氣氣氛中反應加熱球磨制得，第一步反應為Mg+H₂═MgH₂，從組成上判斷第二步反應的化學方程式．

解答： 解：（1）①已知H₂O（g）+3FeO（s）?Fe₃O₄（s）+H₂（g）△H=akJ/mol（Ⅰ）
2Fe₃O₄═6FeO（s）+O₂g△H=bkJ/mol （Ⅱ），
利用蓋斯定律，將（Ⅰ）×2+（Ⅱ）可得2H₂O（g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=（2a+b）kJ/mol，
故答案為：2a+b；
②b＞0，要使該制氫方案有實際意義，應給反應Ⅱ提供能量才能使反應發(fā)生，可利用廉價清潔能源提供熱能或利用太陽能、地熱能、生物能、核能等，
故答案為：用廉價清潔能源提供熱能；
③根據(jù)圖象FeO平衡轉化率隨溫度升高而降低，說明升溫平衡向正反應反應移動，故a＜0，故答案為：a＜0；
（2）①根據(jù)圖象步驟2生成了CuCl和O₂，故反應方程式為2Cu₂OCl₂

500℃  .

4CuCl+O₂↑，故答案為：2Cu₂OCl₂

500℃  .

4CuCl+O₂↑；
②根據(jù)圖象氯離子的移動方向，則石墨為陽極，銅為陰極，再根據(jù)圖象在陰極CuCl反應生成了氯離子，故陰極反應為CuCl+e^-=Cl^-+Cu；根據(jù)步驟3反應物為CuCl，產(chǎn)物為氯化銅和銅，所以總反應為：2CuCl

通電  .

CuCl₂+Cu；
故答案為：CuCl+e^-=Cl^-+Cu；2CuCl

通電  .

CuCl₂+Cu；
（3）根據(jù)Mg₂FeH₆可由Mg和Fe的粉末為原料在氫氣氣氛中反應加熱球磨制得，第一步反應為Mg+H₂═MgH₂，從組成上判斷還缺鐵，故反應方程式為3MgH₂+Fe

△    .

球磨

Mg₂FeH₆+Mg，故答案為：3MgH₂+Fe

△    .

球磨

Mg₂FeH₆+Mg．

點評：本題考查了熱化學中蓋斯定律的應用、化學平衡以及電解池原理等信息題，看懂讀懂圖表并能提取到有用的信息是解答的關鍵．