Question

氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點．
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
（1）以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法．CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學方程式為

 

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（2）電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．電解時，陽極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，則陽極的電極反應式為

 

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Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,熱化學方程式

專題：電化學專題

分析：（1）根據蓋斯定律計算反應熱，據此書寫該熱化學反應方程式；
（2）電解時，陽極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，根據圖知，陽極上還生成氮氣，所以陽極是尿素失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和氮氣、水．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO （g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO （g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ?mol^-1，
由蓋斯定律可知，①×2-②可得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g），
其反應熱△H=（+206.2kJ?mol^-1）×2-（+247.4kJ?mol^-1）=+165.0 kJ?mol^-1，
即熱化學方程式為CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ?mol^-1；
（2）由陽極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，尿素在陽極參與反應，且還生成氮氣，則陽極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案為：（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

點評：本題考查了熱化學反應及電解原理，根據蓋斯定律解答（1），根據圖中產物確定陰陽極上發生的電極反應是解本題關鍵，難點是電極反應式書寫，題目難度中等．