Question

隨著能源問題的進一步突出，利用熱化學循環(huán)制氫的研究受到許多發(fā)達國家的青睞。最近的研究發(fā)現，復合氧化物鐵酸錳(MnFe₂O₄)也可以用于熱化學循環(huán)分解水制氫，MnFe₂O₄的制備流程如下：

 (1)原料Fe(NO₃)_n中n＝____________，投入原料Fe(NO₃)_n和Mn(NO₃)₂的物質的量之比應為__________。

(2)步驟二中“連續(xù)攪拌”的目的是____________；步驟三中洗滌干凈的標準是______________________。

(3)利用MnFe₂O₄熱化學循環(huán)制氫的反應可表示為：

MnFe₂O₄MnFe₂O_4－x＋O₂↑

MnFe₂O_4－x＋xH₂O―→MnFe₂O₄＋xH₂↑

請認真分析上述兩個反應并回答下列問題：

①若MnFe₂O_4－x中x＝0.8，則MnFe₂O_4－x中Fe^2＋占全部鐵元素的百分率為__________。

②該熱化學循環(huán)制氫的優(yōu)點有(答兩點即可)__________________________________________________。

③該熱化學循環(huán)法制氫尚有不足之處，進一步改進的研究方向是______________________________。

Answer 1

解析：(1)Mn為＋2價，則MnFe₂O₄中Fe的化合價為＋3價，則Fe(NO₃)_n中n＝3，且二者比例為2∶1。

(2)連續(xù)攪拌是為了讓二者充分反應，洗滌至中性保證產物純凈。

(3)①x＝0.8時，鐵的總價態(tài)為(4－0.8)×2－2＝4.4，設1 mol MnFe₂O_4－0.8中含Fe^2＋、Fe^3＋物質的量分別為x mol、y mol，則有：

解得：x＝1.6，y＝0.4，則1 mol MnFe₂O_4－0.8中含Fe^2＋的物質的量為1.6 mol，則Fe^2＋占的百分率為×100%＝80%。

②③由流程可看出其優(yōu)點，改進方法可從流程簡潔方面考慮。

答案：(1)3　2∶1　(2)充分反應、沉淀完全　洗滌至流出液呈中性　(3)①80%

②過程簡單、節(jié)約能量、無污染、物料廉價并可循環(huán)使用及氧氣和氫氣在不同步驟生成，不存在高溫氣體分離的問題等(答兩點即可)

③尋找合適的催化劑，使MnFe₂O₄分解溫度降低或分解溫度更低的氧化物(其他合理答案亦可)