Question

【題目】人類研究氫能源從未間斷過,而熱化學循環分解水制 H2是在水反應體系中加入一種中間物,經歷不同的反應階段,最終將水分解為H2和O2,這是一種節約能源、節省反應物料的技術,下圖是熱化學循環制氫氣的流程:

(1)實驗測得,1 g H2燃燒生成液態水放出142.9 kJ的熱量,則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為_______。

(2)整個流程參與循環的物質是________和________(填化學式),最難進行的反應是____________(填序號)。

(3)汞雖然有毒,但用途廣泛。用汞和溴化鈣作催化劑,可以在較低溫度下經過下列反應使水分解制氫氣和氧氣:①CaBr2+2H2O=Ca(OH)2+2HBr↑；②……③HgBr2+Ca(OH)2=CaBr2+HgO+H2O；④2HgO=2Hg+O2↑。反應②的化學方程式為________________________。

(4)合成氨用的H2可以甲烷為原料制得。有關化學反應的能量變化如圖所示,則CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為___________。

Answer 1

【答案】H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 SO2I2②Hg+2HBr=HgBr2+H2↑CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1 kJ·mol-1

【解析】

（1）1g氫氣燃燒生成液態水放出142.9kJ熱量，則2g氫氣即1mol氫氣燃燒生成液態水放出285.8kJ的熱量，則表示氫氣燃燒的熱化學方程式為H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol；綜上所述，本題答案是：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 。
（2）反應①為：二氧化硫和碘單質和水反應：SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI，反應②為：硫酸分解生成二氧化硫、水、氧氣：2H2SO4=2SO2↑+O2↑+2H2O，反應③為：碘化氫分解2HIH2+I2，整個流程參與循環的物質是SO2、I2，最難進行的反應是②；綜上所述，本題答案是：SO2 ； I2 ； ②。
（3）根據反應③知反應②有HgBr2生成，根據HgBr2知反應①的產物HBr參與反應②，所以反應②為：Hg+2HBr═HgBr2+H2↑；因此本題答案是：Hg+2HBr=HgBr2+H2↑。
（4）由三個圖可寫出相應的熱化學方程式：CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g) △H=-282kJmo-1①H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJmo-1②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g) △H=-846.3kJmo-1③，由蓋斯定律：用“③-（①+②×3）”得所求反應的△H=+161.1kJmo-1，則CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為：CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g) △H=+161.1 kJmol-1；綜上所述，本題答案是：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1 kJ·mol-1。