Question

【題目】氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，其開發利用是科學家們研究的重要課題。試回答下列問題：

（1）與化石燃料相比，氫氣作為燃料的優點是______(答出兩點)。

（2）與氫氣直接燃燒相比較，設計成鎳氫電池可以大大提高能量的轉換率，在鎳氫電池充電過程中儲氫合金(M)吸氫轉化為MH2，總反應為：xNi(OH)2＋MxNiOOH＋MHx，試寫出放電過程中負極反應式______。

（3）施萊辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4與水反應制氫氣：BH4－＋2H2O == BO2－＋4H2↑，已知NaBH4與水反應后所得溶液顯堿性，溶液中各離子濃度大小關系為______，用離子方程式表示溶液顯堿性的原因______。

（4）在容積均為V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器中，分別放入a g的儲氫合金(M)和b mol H2發生如下反應：2M(s)＋xH2(g)2MHx(s) ΔH＜0。三個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實驗測得反應均進行到1min時M的質量如下圖所示，此時Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定達到化學平衡狀態的是______。當三個容器反應都達到化學平衡時，H2轉化率最大的反應溫度是____。

（5）儲氫還可以借助有機物，如利用乙苯與苯乙烯之間的可逆反應來實現脫氫和加氫：。維持體系總壓恒定，在溫度T時，物質的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發生催化脫氫。已知乙苯的平衡轉化率為α，則在該溫度下反應的平衡常數K＝_____(用α等符號表示)。

Answer 1

【答案】 原料來源廣、燃燒熱值高、污染小、可再生等(或其他合理答案給分) MHx ＋xOH－－xe－=== M＋xH2O c(Na＋)＞c(BO2－)＞c(OH－)＞c(H＋) BO2－＋2H2 OH3BO3＋OH－ Ⅲ T1 nα2/ [(1－α2)V ]

【解析】試題分析：（1）氫氣可以從水中獲得，氫氣燃燒的產物是水，無污染；(2)放電時負極失電子發生氧化反應； NaBH4與水反應后所得溶液是NaBO2，溶液顯堿性說明NaBO2是強堿弱酸鹽， BO2－水解；（4）溫度越高反應速率越快， ， T3時M的物質的量大于T2；ΔH＜0升高溫度平衡逆向移動；（5）平衡常數K＝ ；

解析：（1）氫氣作為燃料的優點是原料來源廣、燃燒熱值高、污染小；(2)放電時負極失電子發生氧化反應，負極反應式是MHx ＋xOH－－xe－=== M＋xH2O； NaBH4與水反應后所得溶液是NaBO2，溶液顯堿性說明NaBO2是強堿弱酸鹽， BO2－水解，所以離子濃度大小關系是c(Na＋)＞c(BO2－)＞c(OH－)＞c(H＋)，BO2－水解的離子方程式是BO2－＋2H2 OH3BO3＋OH－；（4）溫度越高反應速率越快， ， T3時M的物質的量大于T2，所以Ⅲ容器一定達到平衡狀態；ΔH＜0升高溫度平衡逆向移動，都達到化學平衡時，H2轉化率最大的反應溫度是T1；（5）平衡時，乙苯的物質的量濃度是 、苯乙烯的物質的量濃度是、氫氣的濃度是，平衡常數K＝ = = nα2/ [(1－α2)V ]；