Question

【題目】氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、保存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。回答下列問(wèn)題：

（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是______________（至少答出兩點(diǎn)）。但是氫氣直接燃燒的能量及轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫(xiě)出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_____________________________。

（2）氫氣可用于制備H2O2。已知：H2(g)+A(l)B(l)ΔH1 O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l) ΔH2，其中A、B為有機(jī)物，兩反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)，則H2(g)+ O2(g)H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。

（3）在恒溫恒容的密閉容器中，某儲(chǔ)氫反應(yīng)：MHx(s)+yH2(g)=MHx+2y(s) ΔH<0達(dá)到化學(xué)平衡。下列有關(guān)敘述正確的是________。

a.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變 b.吸收y mol H2只需1 mol MHx

c.若降溫，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大 d.若向容器內(nèi)通入少量氫氣，則v(放氫)>v(吸氫)

（4）利用太陽(yáng)能直接分解水制氫，是最具吸引力的制氫途徑，其能量轉(zhuǎn)化形式為_______。

（5）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來(lái)源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。

①電解一段時(shí)間后，c(OH-)降低的區(qū)域在_______（填“陰極室”或“陽(yáng)極室”）。

②電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因是________________。

③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_______________________________________________。

Answer 1

【答案】 污染小；可再生；來(lái)源廣；資源豐富；燃燒熱值高 H2+2OH--2e-=2H2O ＜ ac 光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 陽(yáng)極室 防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低 M點(diǎn)：c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢(或N點(diǎn)：c(OH-)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低)

【解析】試題分析：（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)有污染小；可再生；來(lái)源廣；資源豐富；燃燒熱值高等，堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O，故答案為：污染小；可再生；來(lái)源廣；資源豐富；燃燒熱值高；H2+2OH--2e-=2H2O

(2)①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1，②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2，兩反應(yīng)的ΔS＜0，根據(jù)ΔG=ΔHTΔS，因?yàn)榫鶠閮煞磻?yīng)自發(fā)反應(yīng)，因此ΔH均小于0，將①+②得：H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH1＜0，故答案為：＜；

（3）MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0，該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)。a.平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)不變，正確；b.該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx，錯(cuò)誤；c.降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，正確；d.向容器內(nèi)通入少量氫氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，v(放氫)＜v(吸氫)，錯(cuò)誤；故選ac；

（4）利用太陽(yáng)能直接分解水制氫，是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故答案為：光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；

（5）①根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH)降低的區(qū)域在陽(yáng)極室，故答案為：陽(yáng)極室；

②氫氣具有還原性，根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低，故答案為：防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低；

③根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c(OH-)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低，故答案為：M點(diǎn)：c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢(或N點(diǎn)：c(OH-)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低)。