已知:CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ•mol﹣1
CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ•mol﹣1
2H2S(g)═2H2(g)+S2(g)△H=+169.8kJ•mol﹣1
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与 H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=165.0kJ•mol﹣1。
(2)H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是为H2S热分解反应提供热量;燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程式:2H2S+SO2═2H2O+3S。
(3)H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A、B表示的物质依次是氢原子、氧原子。
(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为CO(NH2)2+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+N2↑+6H2O。
【考点】BE:热化学方程式;BH:原电池和电解池的工作原理
【专题】517:化学反应中的能量变化;51I:电化学专题.
【分析】(1)将已知方程式变性运算得到目标方程式,依据盖斯定律计算反应热,标注物质聚集状态和对应反应量的反应热;
(2)使部分H2S燃烧放出热量,为H2S热分解反应提供热量;SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,二者反应生成S与H2O;
(3)由图可知,水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子,氢原子结合生成氢气,氧原子结合生成氧气,由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍,据此判断;
(4)由图可知,CO(NH2)2在阳极放电生成N2,C元素价态未变化,故还有碳酸钾生成与水生成;
【解答】(1):①CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kmol﹣1
②CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJmol﹣1
据盖斯定律,①×2﹣②得:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol﹣1
故答案为:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol﹣1;
(2)使部分H2S燃烧,放出热量,为H2S热分解反应提供热量,SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,二者反应生成S与H2O,
反应方程式为2H2S+SO2═2H2O+3S,
故答案为:为H2S热分解反应提供热量;2H2S+SO2═2H2O+3S;
(3)由图可知,水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子,氢原子结合生成氢气,氧原子结合生成氧气,由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍,故A为氢原子、B为氧原子,
故答案为:氢原子、氧原子;
(4)由图可知,CO(NH2)2在阳极放电生成N2,C元素价态未变化,故还有碳酸钾生成与水生成,电极反应式为CO(NH2)2+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+N2↑+6H2O,
故答案为:CO(NH2)2+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+N2↑+6H2O;
【点评】本题为综合题,涉及热化学方程式的书写、化学方程式的书写、电极反应式的书写,熟悉盖斯定律计算反应热的方法、明确电解池工作原理、物质的性质是解题关键,题目难度中等。
21.原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X形成的单质是最轻的物质,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29.
回答下列问题:
(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为sp杂化,1mol Y2X2含有σ键的数目为3NA或3×6.02×1023个.
(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是NH3分子存在氢键.
(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是N2O.
(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是CuCl,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物H2WCl3,反应的化学方程式为CuCl+2HCl═H2CuCl3(或CuCl+2HCl═H2[CuCl3].
【考点】96:共价键的形成及共价键的主要类型;99:配合物的成键情况;9I:晶胞的计算;9S:原子轨道杂化方式及杂化类型判断;A5:氢键的存在对物质性质的影响
【专题】16:压轴题;51D:化学键与晶体结构.
【分析】原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成的单质是最轻的物质,则X是H元素;
Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,最外层电子数不超过8,所以内层电子数只能是2,则Y是C元素;
Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,则Z是N元素,W的原子序数为29,则W是Cu元素.
【解答】解:原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成的单质是最轻的物质,则X是H元素;
Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,最外层电子数不超过8,所以内层电子数只能是2,则Y是C元素;