Question

随着能源问题的进一步突出，利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐．最近研究发现，复合氧化物铁酸锰（MnFe₂O₄）可用于热化学循环分解水制氢．
Ⅰ．MnFe₂O₄的制备：
 
已知Fe³⁺、Mn²⁺沉淀的pH为表所示．

	开始沉淀	完全沉淀
Fe^3+	2.7	4.2
Mn^2+	8.3	10.4

（1）此工艺中理论上投入原料Fe（NO₃）₃和Mn（NO₃）₂的物质的量之比应为    ．
（2）步骤二中b的值为    ．
（3）步骤三中洗涤干净的标准是    ．
Ⅱ．用MnFe₂O₄热化学循环制氢：
MnFe₂O₄（s）MnFe₂O_（4-x）（s）+O₂（g）△H₁
MnFe₂O_（4-x）（s）+xH₂O→MnFe₂O₄（s）+xH₂（g）△H₂
请回答下列问题：
（4）若MnFe₂O_（4-x）中x=0.8，则MnFe₂O_（4-x）中Fe²⁺占全部铁元素的百分率为    ．
（5）该热化学循环制氢的优点有    （填序号）．
A．过程简单、无污染     B．物料可循环使用
C．氧气和氢气在不同步骤生成，安全且易分离
（6）已知 2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃则：△H₃与△H₁、△H₂的关系为△H₃=    ．

Answer

Ⅰ（1）由MnFe2O4中可知：Fe和Mn的个数之比为1：2，根据质量守恒，求出原料Fe（NO3）n和Mn（NO3）2的物质的量之比．
（2）由工艺流程可知，加入KOH调节PH值，使Fe3+、Mn2+转化为Fe（OH）3、Mn（OH）2，Fe3+、Mn2+开始沉淀与沉淀完全的pH选择．
（3）沉淀可能附着KOH等，洗涤至中性保证产物纯净．
Ⅱ．（4）根据化合价代数和为0，计算MnFe2O4-x中铁的总价态，1mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+、Fe3+物质的量分别为xmol、ymol，列方程组解答．
（5）由流程可看出其优点，过程简单、节约能量、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成，不存在高温气体分离的问题．
（6）根据盖斯定律构造目标热化学方程式，计算△H3与△H1、△H2的关系．
【解析】
Ⅰ（1）由MnFe2O4组成可知：Fe和Mn的个数之比为1：2，根据质量守恒可知，Fe（NO3）n与Mn（NO3）2 二者之比 2：1．
故答案为：2：1．
（2）由工艺流程可知，加入KOH调节PH值，使Fe3+、Mn2+转化为Fe（OH）3、Mn（OH）2，Fe3+在PH=2.7开始沉淀，PH=4.2沉淀完全，Mn2+在PH=8.3开始沉淀，PH=10.4沉淀完全，保证Fe3+、Mn2+都完全沉淀，应控制PH≥10.4．
故答案为：10.4．
（3）沉淀可能附着KOH等，洗涤至中性，说明洗涤干净，保证产物纯净．
故答案为：洗涤至流出液呈中性．
Ⅱ．（4）x=0.8时，铁的总价态为（4-0.8）×2-2=4.4，设1mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+、Fe3+物质的量分别为xmol、ymol，则有x+y=2，2x+3y=4.4，联立解得：x=1.6，y=0.4，则1mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+的物质的量为1.6mol，则Fe2+占的百分率为×100%=80%．
故答案为：80%．
（5）由流程图可以看出过程简单、节约能量、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成，不存在高温气体分离的问题等．
故选：ABC．
（6）已知：①MnFe2O4（s）MnFe2O（4-x）（s）+O2（g）△H1
②MnFe2O（4-x）（s）+xH2O（g）→MnFe2O4（s）+xH2（g）△H2
根据盖斯定律，①+②得xH2O（g）=O2（g）+xH2（g）△H=△H1+△H2 ．
即2xH2O（g）=xO2（g）+2xH2（g）△H′=2（△H1+△H2 ）．
所以2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3=-（△H1+△H2 ）．
故答案为：-（△H1+△H2 ）．