Question

氢气作为新能源有很多优点，制取与储存氢气是氢能源利用领域的研究热点。

I.制氢：铁酸锌(ZnFe₂O₄)可用于循环分解水制气，其反应可表示为： 6ZnFe₂O₄6ZnO+4Fe₃O₄+O₂↑；3ZnO+2Fe₃O₄+H₂O3ZnFe₂O₄+H₂↑

(1)ZnFe₂O₄中Fe的化合价为_______________。

(2)该循环制氢中不断消耗的物质是________(填化学式)，得到H₂和O₂的质量比为__________。

(3)氢气作为新能源的优点有________(任写一点)。该循环法制氢的不足之处是________。

Ⅱ.贮氢：合金Mg₂Cu是一种潜在的贮氢材料，高温时在氩气保护下，由一定质量比的Mg、Cu单质熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢生成氢化物和另一种合金，其化学方程式为： 2Mg₂Cu+ 3H₂3MgH₂+MgCu₂

(4)熔炼制备Mg₂Cu合金时，通入氩气的目的是_________________。

(5)氢化物MgH₂与水反应生成一种碱，并释放出H₂。 其化学反应方程式为________。

(6)11.2g Mg₂Cu完全吸氢后所得混合物与过量盐酸反应，放出H₂的质量为________g。

Answer

+3 H2O 1：8 不污染环境、热值大、原料来源丰富 能耗高 起到保护作用，防止金属被氧化 MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑ 0.7g

【解析】本题考查了有关元素化合价的计算，氢能源，化学方程式的书写，根据化学方程式的计算。难度较大，仔细审题，找出的用的信息结合已有知识进行分析解答。

（1）ZnFe2O4中锌的化合价为+2价，氧元素的化合价为﹣2，设：Fe的化合价为x，根据化合物中元素化合价的代数和为零，则有（+2）+2x+（﹣2）×4=0，x=+3；

（2）根据化学方程式6ZnFe2O46ZnO+4Fe3O4+O2↑；3ZnO+2Fe3O4+H2O3ZnFe2O4+H2↑可知，该循环制氢中不断消耗的物质是水，其化学式为H2O，得到H2和O2的质量比为4：32=1：8；

（3）氢气作为新能源的优点有不污染环境、热值大、原料来源丰富，该循环法制氢时都是在高温下进行，不足之处是能耗高；

（4）高温时Mg、Cu都能与空气中氧气反应，熔炼制备Mg2Cu合金时，通入氩气可以起到保护作用，防止金属被氧化；

（5）氢化物MgH2与水反应生成一种碱，并释放出H2，根据质量守恒定律可知，生成的碱是氢氧化镁，化学反应方程式为 MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑；

（6）11.2g Mg2Cu完全吸氢后所得混合物与过量盐酸反应，其中的氢化镁与水反应生成氢氧化镁和氢气，MgCu2中只有镁与盐酸反应产生氢气。

设：11.2g Mg2Cu完全吸氢后生成氢化镁的质量为x，MgCu2的质量为y。

2Mg2Cu+3H2 3MgH2+MgCu2

224 78 152

11.2g x y

x=3.9g

y=7.6g

设：3.9g氢化镁与水反应生成氢气的质量为a

MgH2+2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑

26 4

3.9g a

a=0.6g

7.6gMgCu2含有镁的质量为：7.6g×× 100%=1.2g

设：1.2g的镁与盐酸反应生成的氢气质量为b

Mg+2HCl═MgCl2+H2↑

24 2

1.2g b

b=0.1g

生成氢气的质量为：0.6g+0.1g=0.7g。