Question

氫能源是一種重要的清潔能源。現有兩種可產生H₂的固體化合物甲和乙。將6.00 g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質和6.72 LH₂（已折算成標準狀況）。甲與水反應也能產生H₂，同時還產生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化劑存在下可分解得到H₂和另一種單質氣體丙，丙在標準狀態下的密度為1.25 g/L。請回答下列問題：
（1）乙的電子式是__________。
（2）甲可在加熱時將二氧化碳還原為甲烷，其化學方程式是                                   。
（3）乙在加熱條件下與CuO反應可生成Cu和氣體單質丙，寫出該反應的化學方程式              。
（4）甲與乙之間能發生反應產生H₂，判斷理由是                                             。

Answer 1

（1）
（2）4AlH₃+3CO₂3CH₄+2Al₂O₃
（3）2NH₄H+5CuO5Cu+ N₂↑+5H₂O
（4）AlH₃中氫元素的化合價為－1價，NH₄H中含有＋1價的氫元素，二者可發生氧化還原反應產生H₂。

試題分析：“單質氣體丙在標準狀態下的密度為1.25 g/L”則丙的相對分子質量＝1.25×22.4＝28，所以丙為N₂。化合物乙分解得到H₂和N₂，由于乙是固體，所以化合物乙為NH₄H，NH₄H由NH₄⁺和H^—構成的離子化合物。6.00 g化合物甲分解得到短周期元素的金屬單質和6.72L÷22.4L/mol＝0.3 molH₂。根據質量守恒定律可知，該短周期元素的金屬單質的質量為6.00g－0.2mol×2g/mol＝5.40g；化合物甲與水反應生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液，說明該沉淀可能是Al(OH)₃，因此該金屬元素是鋁，所以可判定化合物甲為AlH₃。涉及的反應為：a.甲、乙受熱分解：2AlH₃2Al+3H₂↑    2NH₄HN₂↑+5H₂↑；b.甲與水反應： 2AlH₃+6H₂O==2Al(OH)₃+6H₂↑；c. 2NH₄H+5CuO5Cu+ N₂↑+5H₂O。
（1）化合物乙為NH₄H，NH₄H由NH₄⁺和H^—構成的離子化合物，其電子式為。
（2）AlH₃可在加熱時將二氧化碳還原為甲烷，則根據原子守恒可知，另外一種生成物應該是氧化鋁，所以其化學方程式是4AlH₃+3CO₂3CH₄+2Al₂O₃。
（3）NH₄H在加熱條件下與CuO反應可生成Cu和氣體單質氮氣，因此根據原子守恒可知，還有水生成，所以該反應的化學方程式 2NH₄H+5CuO5Cu+ N₂↑+5H₂O。
（4）由于AlH₃中氫元素的化合價為－1價，—1價H還原性很強，NH₄H中含有＋1價的氫元素，具有氧化性，所以二者可發生氧化還原反應產生H₂。