问题 问答题

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.最近的研究发现,复合氧化物酸锰(MnFe2O4)也可用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4的制备流程如下:

(1)原料Fe(NO3n中n=______,投入原料Fe(NO3n和Mn(NO32的物质的量之比应为______.

(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是______;步骤三中洗涤干净的标准是______.

(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:MnFe2O4

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MnFe2O4-x+
x
2
O2↑    MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2

请认真分析上述两个反应并回答下列问题:

①若MnFe2O4-x中X=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为______.

②该热化学循环制氢的优点有(答两点即可)______.

答案

(1)Mn为+2价,令MnFe2O4中Fe的化合价为a价,根据化合价代数和为0,则2+2a+4×(-2)=0,解得a=+3,则Fe(NO3n中n=3.

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(NO3n与Mn(NO32 二者之比 2:1.

故答案为:3;2:1;    

(2)连续搅拌是为了让二者充分反应.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:充分反应或沉淀完全;洗涤至流出液呈中性.

(3)①x=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

1.6mol
2mol
×100%=80%.

故答案为:80%;

②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.

故答案为: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.

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