Question

隨著能源問題的進一步突出，利用熱化學循環(huán)制氫的研究受到許多發(fā)達國家的青睞。最近的研究發(fā)現(xiàn)，復合氧化物鐵酸錳（MnFe₂O₄）也可以用于熱化學循環(huán)分解水制氫，MnFe₂O₄的制備流程如下

 

⑴已知濾液中不含F(xiàn)e和Mn兩種元素，則投入原料Fe(NO₃)_n和Mn(NO₃)₂的物質(zhì)的量之比應為__________。

⑵B操作中“連續(xù)攪拌”的目的是___________ _______________ ；C操作中檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是_____________________________________。

⑶利用MnFe₂O₄熱化學循環(huán)制氫的反應可表示為（以下反應過程中Mn的化合價不變）：

MnFe₂O₄MnFe₂O_4－x+O₂↑    MnFe₂O_4－x+xH₂O→MnFe₂O₄+xH₂↑

+2

請認真分析上述兩個反應并回答下列問題：

①若MnFe₂O_4－x中X=0．8，則MnFe₂O_4－x中Fe占全部鐵元素的百分率為________。

②該熱化學循環(huán)制氫的優(yōu)點有（答兩點即可）__________________________；_____________________。

③該熱化學循環(huán)法制氫尚有不足之處，進一步改進的研究方向是________                _________。

Answer 1

⑴ 2∶1   ⑵ 使物質(zhì)充分反應和沉淀完全     取最后的一次洗滌液用pH試紙檢驗，若溶液呈中性，則洗滌沉淀洗滌干凈（或向最后的洗滌液中加入含Mg²⁺等的溶液，若無沉淀生成，則洗滌沉淀洗滌干凈）

⑶ ① 80%          ② 具有無污染和物料可循環(huán)使用等優(yōu)點（或其它合理答案）

③ 尋找合適的催化劑，使MnFe₂O₄分解溫度降低（或其它合理答案）

解析:

本題考查學生的實驗能力。（1）結(jié)合有關(guān)物質(zhì)的化學式，因濾液中不含F(xiàn)e和Mn兩種元素，說明Fe、Mn都被轉(zhuǎn)化為MnFe₂O₄，利用“原子守恒”可知投入原料Fe(NO₃)_n和Mn(NO₃)₂的物質(zhì)的量之比應為：2：1。（2）由流程可知過濾后的濾液呈堿性，故可檢驗洗滌液是否呈堿性來判斷是否洗凈。（3）① 由化合價規(guī)律知MnFe₂O_3.2中兩個Fe價態(tài)和為+4.4，故可求出n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)＝1：4，所以MnFe₂O_3.2中+2價Fe占全部鐵元素的百分率為：4/5＝80%。②、③略。