本世纪,人类社会将逐渐步入氢经济时代。目前大规模产氢方式仍是化学制氢。
I、催化重整制氢
以甲醇为例,反应制氢气的一般途径有:
CH3OH(l)=2H2(g)+CO(g) △H1=+128 kJ·mol-1
CH3OH(l)+H2O(l)=3H2(g)+CO2(g) △H2=" a" kJ·mol-1
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286 kJ·mol-1
为求得△H2,还要知道 的燃烧热,若其燃烧热为△H=一283 kJ·mol-1,则△H2= 。
Ⅱ、金属置换制氢
(1)研究表明,刚切割的金属表面具有很高的反应活性。当铝或铝合金在水中被切割或碾碎的时候,可以持续地释放出氢气。使用铝与水反应制氢气比使用其它活泼金属与水反应制氢气的优点有:①价廉,成本较低;② 。
(2)利用天然气重整得到的CO、H2混合气对金属氧化物进行还原,然后将金属与水反应放出氢气,由此达成一个良性循环。根据高中所学的知识合理预测该金属单质,并写出该金属在加热的条件下与水蒸汽反应的化学方程式 。
III、太阳能制氢
利用光能分解水必须要有催化剂的参与。下列有关催化剂的说法正确的是
A.使用高效催化剂分解水制得H2的同时还可以获得能量 |
B.使用高效催化剂后常温下水可以自发分解 |
C.硅胶具有多孔结构,有较大的表面积,常用做催化剂的载体 |
D.对于可逆反应,催化剂在增大正反应速率的同时也增大逆反应速率 |
Ⅳ、配位氢化物制氢
在硼氢化钠(NaBH4)水溶液中加入特定催化剂后,可以迅速地发生水解反应生成偏硼酸钠和氢气。请写出此水解反应的化学方程式 。
将无水偏硼酸钠、氢化镁(MgH2)放入球磨设备中,通入氩气或氢气并保持压强100~500 kPa研磨0.5~4 h,即可得到硼氢化钠。研磨过程中需要通入氩气或氢气并保持压强100~500 kPa的目的是 。
(12分)“速力菲”是一种人工合成的补铁剂,某研究性学习小组为探究其主要成分,进行了如下实验:
(1)打开这种药片的密封膜,发现其外观为淡黄色。
(2)将“速力菲”投入小试管中,加入少量蒸馏水,充分振荡后发现溶液变浑浊;慢慢加入稀硫酸后溶液变得澄清透明并显黄色;滴加KSCN溶液,立即变为血红色。学生甲由此断定“速力菲”的主要成分是三价铁盐。
(3)学生乙的操作与甲大致相同,所不同的是他动作敏捷,且在振荡前用橡皮塞塞紧试管口。结果发现:溶液仅显示淡红色。乙同学认为“速力菲”的主要成分不是三价铁盐而是亚铁盐。
(4)为了确认甲、乙的结论是否正确,学生丙将乙所得的淡红色溶液分成两份继续进行实验:
试完成下列问题:
(1)甲、乙两位同学的结论中比较正确的是________,另一同学的结论不合理的原因是
________________________。
(2)丙的实验①说明维生素C具有较强的________性(填“氧化”或“还原”)。
(3)写出与②中现象对应的离子反应方程式________________________________。
(4)关于③中的实验现象,丙同学提出了两种假设:一种是过量的双氧水与Fe3+结合生成了某种稳定的新物质;另一种则是过量的双氧水将SCN-氧化了。请你设计一个实验方案以确认哪种假设更合理________________________________。
(5)针对实验目的,本次实验尚未完成的任务是__________________。
(10分)化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验在化学学习中具有极其重要的作用。
(1)下列关于实验的叙述正确的有______。
A.燃着的酒精灯不慎碰翻失火,应立即用湿布盖灭 |
B.测量溶液的pH时,应先将pH试纸润湿 |
C.配制硫酸溶液时,可先在量筒内加入一定体积的水,再在搅拌下慢慢加入浓硫酸 |
D.不慎将浓碱溶液沾到皮肤上,要立即用大量水冲洗,然后涂上硼酸溶液 |
(2)要配制500 mL 0.2 mol·L-1的FeSO4溶液,实验操作步骤有:①在天平上称取a g绿矾(FeSO4·7H2O),将它放在烧杯中,用适量蒸馏水使其完全溶解;②将所得溶液沿玻璃棒注入500 mL容量瓶中;③继续向容量瓶中加水至液面距刻度线1 cm~2 cm处,改用胶头滴管加蒸馏水至液体凹液面最低处与刻度线相切;④用少量水洗涤烧杯和玻璃棒2次~3次,每次洗涤液都转入容量瓶;⑤将容量瓶塞紧,充分摇匀。填写下列空白:
①a g绿矾的实际质量为________ g。
②上述操作步骤的正确顺序为__________________。
③若配制时遗漏步骤④,会使所配溶液的浓度________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
④若加蒸馏水时不慎超过刻度线,处理方法是________________;若操作步骤②时有溶液溅在容量瓶外,处理方法是________________。
(11分)X、Y、Z、W和N均是由短周期元素组成的五种化合物。已知五种化合物水溶液的焰色反应均呈黄色,Y、Z和N均由三种元素组成。请根据题目要求回答下列问题。
(1)固体化合物X为浅黄色粉末,该化合物中含有的化学键有________(填序号)。
A.离子键 |
B.极性共价键 |
C.非极性共价键 |
D.氢键 |
(2)写出X与二氧化碳反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(3)下表为Y与Z实验的部分内容:
序号 |
主要实验步骤及实验现象 |
① |
在含Y的溶液中,加入稀硫酸放置,产生浅黄色沉淀和无色有刺激性气味的气体,该气体可使品红溶液褪色 |
② |
在含Z的溶液中,滴加盐酸,开始有白色沉淀,继续滴加盐酸,白色沉淀先增加后消失,然后加入过量的氨水又出现白色沉淀 |
③ |
将实验②最终得到的混合物加热蒸发、灼烧,最终得到白色固体 |
写出Y与稀硫酸反应的离子方程式
________________________________________________________________________。
(4)写出含0.1 mol Z的溶液与20 mL 5 mol·L-1的盐酸反应的离子反应式
__________________________。实验③加热蒸发、灼烧得到的最终产物主要是________。
(5)化合物W和N可以相互转化:W△CO2+H2ON。若有W和N·xH2O的混合物6.52 g,加热到完全反应后,气体产物通过浓硫酸增重1.71 g,剩余气体通过碱石灰增重1.10 g,则混合物中W的质量为________,N·xH2O的化学式为__________。
(10分)(1)用一种试剂除去下列各物质中的杂质(括号中的物质),写出所用试剂及离子方程式。
①BaCl2(HCl):试剂________,离子方程式____________________________。
②HCl(BaCl2):试剂________,离子方程式____________________________。
(2)把Fe、Cu、FeCl3溶液、FeCl2溶液、CuCl2溶液混合于某容器中充分反应,试判断下列情况下溶液中存在的离子和金属单质。
①若Fe粉有剩余,容器中不可能有________。
②若CuCl2有剩余,容器中还可能有________。
③若FeCl3和CuCl2均有剩余,容器中不可能有________,可能有________。
④若FeCl3有剩余,则容器中不可能有________。
(6分)据“网易新闻中心”报道,2008年12月13日,湖北大冶市金牛镇小泉村发生了群体中毒事件,三名儿童在送往医院途中死亡,另两名儿童至今日仍在医院治疗。经诊断,两儿童为灭鼠药“毒鼠强”急性中毒。此前的10月30日,湖北枣阳发生了三十四人的集体毒鼠强中毒事件;而震惊全国的湖北利川“十·二一”毒鼠强投毒案,曾造成三十五人中毒、十人死亡。毒鼠强的毒害是严重的,国家已禁止使用该药来消灭老鼠。那么什么是毒鼠强?它是一种含有C、H、O、N、S的有机物,其摩尔质量为240 g·mol-1,其中所含碳元素的质量分数为20%,所含氢元素的质量分数为3.3%,所含氧元素的质量分数为26.7%,所含氮元素的质量分数为23.3%,所含硫元素的质量分数为26.7%。根据以上各元素在其中所占的质量分数,试求各元素的物质的量之比为______,其化学式为______。