问题标题:
氢是一种理想的绿色清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点.(1)利用FeO/Fe3O4循环制氢,已知:H2O(g)+3FeO(s)═Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ•mol-1…(I)2Fe3O4(s
问题描述:
氢是一种理想的绿色清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点.
(1)利用FeO/Fe3O4循环制氢,已知:
H2O(g)+3FeO(s)═Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ•mol-1…(I)
2Fe3O4(s)═6FeO(s)+O2(g)△H=bkJ•mol-1…(Ⅱ)
①反应2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H=______kJ•mol-1(用含a,b的代数式表示).
②上述反应b>O,要使该制氢方案有实际意义.从能源利用及成本的角度考虑,实现反应Ⅱ可采用的方案是______.
③反应(Ⅰ):FeO平衡转化率与温度的关系如图1,则a=______0(填:“>”、“<”或“=”)
(2)Cu/CuCl热化学循环制氢如图2.
①步骤2是在500℃进行的,发生反应的化学方程式为2Cu2OCl2
2Cu2OCl2
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②步骤3是在图3所示的电解槽中进行的,阴极的电极反应式为______;电解总反应的方程式为2CuCl
2CuCl
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(3)氢能的运用.贮氢是关键技术之一,纳米晶体Mg2FeH6储氢材料具有贮氢容量大和价格低廉优势.Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末为原料在氢气气氛中反应加热球磨制得,该反应分两步进行,第一步反应为Mg+H2═MgH2,第二步反应的化学方程式为3MgH2+Fe
3MgH2+Fe
.
蒋宇全回答:
(1)①已知H2O(g)+3FeO(s)⇌Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ/mol(Ⅰ)
2Fe3O4═6FeO(s)+O2g△H=bkJ/mol(Ⅱ),
利用盖斯定律,将(Ⅰ)×2+(Ⅱ)可得2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=(2a+b)kJ/mol,
故答案为:2a+b;
②b>0,要使该制氢方案有实际意义,应给反应Ⅱ提供能量才能使反应发生,可利用廉价清洁能源提供热能或利用太阳能、地热能、生物能、核能等,
故答案为:用廉价清洁能源提供热能;
③根据图象FeO平衡转化率随温度升高而降低,说明升温平衡向正反应反应移动,故a<0,故答案为:a<0;
(2)①根据图象步骤2生成了CuCl和O2,故反应方程式为2Cu2OCl2 500℃ .
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