Question

氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

(1)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量CuSO₄溶液可加快氢气  的生成速率。但当加入的CuSO₄溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。 请分析氢气生成速率下降的主要原因___________________________。

(2)用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示，则甲烷和水蒸气反      应生成二 氧化碳和氢气的热化学方程式是___________________________。

(3)科学家最近研究出一种环保，安全的储氢方法，其原理可表示为：NaHCO₃ H₂HCOONa H₂O。下列有关说法正确的是_____________。

A．储氢、释氢过程均无能量变化

B．NaHCO₃、HCOONa均具有离子键和共价键

C．储氢过程中，NaHCO₃被氧化

D．释氢过程中，每消耗0.1 mol H₂O放出2.24 L的H₂

(4)Mg₂Cu是一种储氢合金。350 ℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂ 和仅含一种  金属元素的氢化物(该氢化物中氢的质量分数为0.077)。Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为______________。

Answer

当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶 液的接触面积 CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g) ΔH＝－136.5 kJ/mol B 2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2

【解析】

（1）生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积；

（2）根据第一步反应过程可以得出：①CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=-103.3KJ/mol，根据第二步反应过程可以得出：②CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=-33.2KJ/mol，根据盖斯定律将①+②可得甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的反应，据此书写热化学方程式；

（3）由方程式NaHCO3+H2HCOONa+H2O可知，反应中碳元素化合价降低被还原，氢元素化合价升高被氧化；

（4）先依据氢化物的质量分数计算氢化物化学式，在依据反应物和生物写出化学方程式。

（1）因为锌会先与硫酸铜反应，直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气，硫酸铜量较多时，反应时间较长，而且生成的铜会附着在锌片上，会阻碍锌片与硫酸继续反应，氢气生成速率下降，故答案为：当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积；

（2）根据第一步反应过程可以得出：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=-103.3KJ/mol；根据第二步反应过程可以得出：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=-33.2KJ/mol；根据盖斯定律，上下两式相加可得：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5 kJ/mol，故答案为：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5kJ/mol；

（3）A、储氢、释氢过程都是化学变化，化学变化中一定伴随能量变化，故错误；

B、NaHCO3、HCOONa均是离子离子化合物，化合物中含有离子键和共价键，故正确；

C、储氢过程中C元素的化合价由+4降低为+2，NaHCO3被还原，故错误；

D、释氢过程中，每消耗0.1molH2O放出0.1molH2，但没说明状态，无法知道其体积，故错误；

故选B，故答案为：B；

（4）令金属氢化物为RHx，金属R的相对分子质量为a，则x/(a+x)=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH2,则反应的化学方程式为2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2，故答案为：2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2。