Question

【題目】氫能是重要的新能源，儲氫技術的開發對于氫能源的推廣應用是一個非常關鍵的技術。其中有一種方法是借助有機物儲氫，其裝置如圖所示（忽略其它有機物，且涉及到有機物均為氣體），回答下列問題：

（1）該電池中A的電極名稱為______

（2）寫出D極生成目標產物的電極反應式______

（3）D極收集到新生成的氣體有______；通過此方法儲氫后，共收集到混合氣體的物質的量為______

（4）該儲氫裝置的電流效率為______（計算結果保留三位有限數字。已知：電流效率=生成目標產物消耗的電子數/轉移的電子總數×100%）

Answer 1

【答案】負極 C6H6+6H++6e-=C6H12 H2、環己烷(C6H12) 12mol 64.3%

【解析】

（1）根據圖知，苯中的碳得電子生成環己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是負極、B是正極；

（2）該實驗的目的是儲氫，所以陰極D上發生的反應為生產目標產物，陰極上苯得電子和氫離子生成環己烷；

（3）陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陽極上生成2.8mol氧氣轉移電子的物質的量=2.8mol×4=11.2mol，陰極（D極）的電極反應式為C6H6+6H++6e-=C6H12、2H++2 e-=H2↑，據此分析；

（4）陽極上生成氧氣，同時生成氫離子，陰極上苯得電子和氫離子反應生成環己烷，苯參加反應需要電子的物質的量與總轉移電子的物質的量之比就是電流效率η。

（1）根據圖知，苯中的碳得電子生成環己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是負極、B是正極，故答案為：負極；

（2）該實驗的目的是儲氫，所以陰極上發生的反應為生產目標產物，陰極上苯得電子和氫離子生成環己烷，電極反應式為C6H6+6H++6e-=C6H12；

（3）D極收集到新生成的氣體有H2、C6H12；

陽極（E極）的電極反應式為4OH- -4e-=O2↑+2H2O，生成2.8mol氧氣轉移電子的物質的量=2.8mol×4=11.2mol，陰極（D極）的電極反應式為C6H6+6H++6e-=C6H12、2H++2 e-=H2↑，設參加反應的C6H6、生成H2的物質的量分別為x、y，根據圖中信息及電子得失守恒，可得6x+2y=11.2mol；由于苯轉化為環己烷時總物質的量不變，故收集到混合氣體的物質的量為（10mol+y）,則=10%，將兩式聯立方程組，解得x=1.2mol、y=2mol，因此，通過此方法儲氫后，共收集到混合氣體的物質的量為10mol+2mol=12mol；

（4）該儲氫裝置的電流效率η==64.3%。