Question

随着能源问题的进一步突出，氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发氢能已引起各国的高度重视．

Ⅰ．（1）生产氢气的方式很多，写出工业生产中采用煤为原料制取氢气的化学反应方程式：        。

（2）热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

请回答下列问题；

①该循环工艺过程的总反应方程式为                   .

②运用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出氢气的目的是           。

（3）最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe₂O₄)也可以用于热化学循环分解水制氢，利用MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为：

MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为：

2MnFe₂O₄2MnFe₂O_4－x＋XO₂↑，MnFe₂O_4－x＋xH₂O=MnFe₂O₄＋xH₂↑

请认真分析上述两个反应并回答下列问地：

① 在反应中MnFe₂O₄是            (填“催化剂”或“中间产物”)，若MnFe₂O_4－x中x=0.8，则MnFe₂O_4－x中Fe²⁺占全部铁元素的百分比为             。

②该热化学循环法制氢尚有不足之处，进一步改进的研究方向是             ．

Ⅱ.（4）氢能的利用涉及氢的储存、运输和使用，镍和镧组成的一种合金LaNi_X ，是较好的储氢材料，能快速可逆地存储和释放氢气。LaNi_x 的晶胞如右图，其储氢原理为：镧镍合金吸附H₂，H₂解离为原子，H储存在其中形成LaNi_xH₆。LaNi_xH₆中，x=             。该贮氢的镧镍合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液组成的镍氢电池被用于制作原子钟，反应原理为：LaNi_xH₆+6NiO(OH) LaNi_x+6NiO+6H₂O，电池放电时，发生氧化反应的电极反应式为：                。

Answer

Ⅰ.（1）C+H2OCO+H2；（2） ① 2H2O=2H2↑＋O2↑；②减小H2浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率；（3）①催化剂；80%；②寻找合适的催化剂，使MnFe2O4分解温度降低或找分解温度更低的氧化物(其他合理答案均给分)；Ⅱ．（4） 5；LaNi5H6+6OH- -6e-=LaNi5+6H2O；

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）工业生产中采用煤为原料制取氢气的化学反应方程式为C+H2OCO+H2，故答案为：C+H2OCO+H2；

（2）①根据流程图，反应的总方程式为2H2O=2H2↑＋O2↑，流程中，二氧化硫、硫酸、碘、碘化氢，都是中间产物，故答案为：2H2O=2H2↑＋O2↑；

②在膜分离器中发生反应：2HII2+H2，将H2分离出来有利于平衡向右移动，利于I2和H2的生成，故答案为：减小H2浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率；

（3）①根据方程式2MnFe2O42MnFe2O4－x＋XO2↑，MnFe2O4－x＋xH2O=MnFe2O4＋xH2↑，可知，在反应中MnFe2O4反应前后未变化，是催化剂，x=0.8时，铁的总价态为(4-0.8)×2-2=4.4，设1mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+、Fe3+物质的量分别为xmol、ymol，则有x+y＝2，2x+3y＝4.4，解得：x=1.6，y=0.4，则1 mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+的物质的量为1.6 mol，则Fe2+占的百分率为1.6/2×100%=80%，故答案为：催化剂；80%；

②因高温消耗较多的能源，则寻找合适的催化剂，使MnFe2O4分解温度降低或分解温度更低的氧化物，故答案为：寻找合适的催化剂，使MnFe2O4分解温度降低或分解温度更低的氧化物；

（4）该晶胞中La原子个数=8×=1，Ni位于晶胞的面上与内部，晶胞中Ni原子数目=1+8×=5，故该物质中La原子、Ni原子数目之比=1：5，故x=5；原电池负极发生氧化反应，由原电池总反应式可知，负极反应式为LaNi5H6+6OH--6e-═LaNi5+6H2O，故答案为：5；LaNi5H6+6OH--6e-═LaNi5+6H2O。

考点：考查了煤的综合利用、晶胞的计算、原电池原理、化学计算的相关知识。