Question

【題目】氫能是發展中的新能源，它的利用包括氫的制備.儲存和應用三個環節。回答下列問題：

(1)與汽油相比，氫氣作為燃料的優點是_________(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式：____________。

(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為有機物，兩反應均為自發反應，則H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH________0(填“>”.“<”或“=”)。

(3)在恒溫恒容的密閉容器中，某儲氫反應：MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0達到化學平衡。下列有關敘述正確的是________。

a.容器內氣體壓強保持不變 b.吸收ymol H2只需1 mol MHx

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

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

(5)化工生產的副產氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：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，鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區會產生紅褐色物質。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩定，易被H2還原。

①電解一段時間后，c(OH)降低的區域在_______(填“陰極室”或“陽極室”)。

②電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因是_______。

Answer 1

【答案】污染小、可再生、來源廣、資源豐富、燃燒熱值高 H2+2OH--2e-=2H2O ＜ ac 光能轉化為化學能 陽極室 防止Na2FeO4與H2反應使產率降低

【解析】

(1)與汽油相比，氫氣作為燃料的優點有污染小、可再生、來源廣、資源豐富、燃燒熱值高等；堿性氫氧燃料電池的負極反應式為H2+2OH--2e-=2H2O；

(2)H2(g)+A(l)=B(l)△H1，②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)△H2，兩反應的△S＜0，根據△G=△H-T△S，因為均為兩反應自發反應，因此△H均小于0，將①+②得：H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H=△H1+△H2＜0；

(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)△H＜0，該反應屬于氣體的物質的量發生變化的反應；

a．平衡時氣體的物質的量不變，容器內氣體壓強保持不變，故a正確；

b．該反應為可逆反應，不能完全轉化，吸收ymol H2需大于1mol MHx，故b錯誤；

c．若降溫，平衡正向移動，該反應的平衡常數增大，故c正確；

d．若向容器內通入少量氫氣，相當于增大壓強，平衡正向移動，則v(放氫)＜v(吸氫)，故d錯誤；

故答案為ac；

(4)利用太陽能直接分解水制氫，是將光能轉化為化學能；

(5)①根據題意鎳電極有氣泡產生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發生氧化反應，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時間后，c(OH-)降低的區域在陽極室；

②氫氣具有還原性，根據題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩定，易被H2還原。電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，防止Na2FeO4與H2反應使產率降低。