Question

【题目】[2016天津节选]氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：

（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。

（2）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。

（3）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO42，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_______。

③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。

Answer 1

【答案】（1）污染小 可再生 来源广 资源丰富 燃烧热值高（任写其中2个）

H2+2OH--2e-=2H2O

（2）光能转化为化学能

（3）①阳极室

②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低

③M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢

N点：c(OH-)过高，铁电极上有Fe(OH)3（或Fe2O3）生成，使Na2FeO4产率降低。

【解析】（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，故答案为：污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O

（2）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为：光能转化为化学能；

（3）①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极作阳极，发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室，故答案为：阳极室；

②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，故答案为：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。

③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，或N点：c(OH-)过高，铁电极上有Fe(OH)3（或Fe2O3）生成，使Na2FeO4产率降低。