Question

【題目】氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關鍵技術，是當前關注的熱點之一。

（1）可逆反應N2+3H22NH3是工業上合成氨的重要反應

圖1（圖中表示生成1 mol物質時的能量）

根據圖1請寫出合成氨的熱化學方程式：__________________(熱量用E1、E2或E3表示)。

（2）LiAlH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應達到LiAlO2和氫氣，該反應消耗1 mol LiAlH4時轉移的電子數目為__________。

（3）氮化鋰是非常有前途的儲氫材料，其在氫氣中加熱時可得到氨基鋰(LiNH2)，其反應的化學方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化產物為_________(填化學式)，在270℃時，該反應可逆向發生放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達Li3N質量的_____%(精確到0.1)。

（4）LiFePO4新型鋰離子動力電池以其獨特的優勢成為奧運會綠色能源的新寵，已知電池放電時總反應式為FePO4+LiLiFePO4 ，電池正極反應為____________________。

（5）一定條件下，如圖所示裝置可實現有機物的電化學儲氫(忽略其它有機物)。

①導線中電子移動方向為____________。(用A、D表示)

②生成目標產物的電極反應式為__________________________。

③該儲氫裝置的電流效率=__________________________。

(=×100%，計算結果保留小數點后1位)

Answer 1

【答案】（1）N2(g)+3H2g)2NH3(g) △H=2(E1E3)kJ·mol1

（2）4NA或2.408×1024

（3）LiNH2 11.4

（4）FePO4+ Li ++eLiFePO4

（5）①A→D ②C6H6+6H++6eC6H12 ③64.3%

【解析】本題主要是考查熱化學方程式書寫、氧化還原方程式的計算以及電化學原理的應用與計算。（1）反應物的總能量高于生成物總能量，反應是放熱反應，反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2g)2NH3(g) △H=2(E1E3)kJ·mol1。

（2）LiAlH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應達到LiAlO2和氫氣，反應前后Al元素的化合價不變，則反應前后Al元素的化合價均是＋3價，因此反應前LiAlH4中氫元素的化合價是－1價，水中氫元素的化合價是＋1價，LiAlH4中氫元素的化合價從－1價升高到0價，因此該反應消耗1 mol LiAlH4時轉移的電子數目為4NA或2.408×1024。

（3）氫氣中氫元素的化合價部分升高到＋1價，部分降低到－1價，所以氧化產物為LiNH2；該反應中，反應掉2 mol氫氣，同時消耗1 mol氮化鋰，所以儲存氫氣最多可達Li3N質量的：4/35×100%≈11.4%。

（4）已知電池放電時總反應式為FePO4+LiLiFePO4，因此電池正極反應為FePO4+ Li ++eLiFePO4。（5）①苯生成環戊烷屬于得氫反應，因此是還原反應，即電極D是陰極，電極E是陽極，因此導線中電子的流動方向是A→D。②苯得到電子生成環戊烷是目標產物，由于存在質子交換膜，所以氫離子向陰極移動，則電極反應式為C6H6＋6H＋＋6e－C6H12。③陽極生成2.8 mol氣體，該氣體應該是陽極OH－放電生成的氧氣，則轉移電子的物質的量=2.8 mol×4=11.2 mol。陰極除生成環己烷外，還生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，由題意可知，2n(H2)＋6n(C6H12)=11.2 mol，[10 mol＋n(H2)]×10%=10 mol×24%－n(C6H12)；解得n(H2)=2 mol，n(C6H12)=1.2 mol，根據電極反應式C6H6＋6H＋＋6e－C6H12可知生成1.2 mol C6H12時得到電子是7.2 mol，因此儲氫裝置的電流效率=×100%=64.3%。