Question

【题目】氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。

（1） 可逆反应N2+3H22NH3是工业上合成氨的重要反应

根据图1请写出合成氨的热化学方程式：_______________（热量用E1、E2或E3表示）。

（2）LiAlH4是一种重要的储氢载体，能与水反应达到LiAlO2和氢气，该反应消耗1mol LiAlH4时转移的电子数目为__________。

（3）氮化锂是非常有前途的储氢材料，其在氢气中加热中加热时可得到氨基锂（LiNH2），其反应的化学方程式为：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化产物为_________（填化学式）,在270℃时，该反应可逆向发生放出H2，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达Li3N质量的_________%（精确到0.1）。

（4）LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠，已知电池放电时总反应式为FePO4+Li═LiFePO4 ，电池正极反应为____________________。

（5）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。

①导线中电子移动方向为____________。（用A、D表示）

②生成目标产物的电极反应式为__________________________。

③该储氢装置的电流效率＝__________________________。

（＝×100%，计算结果保留小数点后1位）

Answer 1

【答案】⑴N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1（2分）

（2）4NA或2.408×1024 （2分）

（3）LiNH2（2分） 11.4 （2分）

（4）FePO4+ Li ++e-=LiFePO4 （2分）

（5）①A→D （2分）②C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 （2分）③64.3%

【解析】

试题分析：（1）反应物的总能量高于生成物总能量，反应是放热反应，反应的热化学方程式为N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1。

（2）LiAlH4是一种重要的储氢载体，能与水反应达到LiAlO2和氢气，反应前后Al元素的化合价不变，则反应前后Al元素的化合价均是＋3价，因此反应前LiAlH4中氢元素的化合价是－1价，水中氢元素的化合价是＋1价，LiAlH4中氢元素的化合价从－1价升高到0价，因此该反应消耗1mol LiAlH4时转移的电子数目为4NA或2.408×1024。

（3）氢气中氢元素的化合价部分升高到＋1价，部分降低到－1价，所以氧化产物为LiNH2；该反应中，反应掉2mol氢气，同时消耗1mol氮化锂，所以储存氢气最多可达Li3N质量的：4/35×100%≈11.4%；

（4）已知电池放电时总反应式为FePO4+Li═LiFePO4，因此电池正极反应为FePO4+ Li ++e-=LiFePO4；

（5）①苯生成环戊烷属于得氢反应，因此是还原反应，即电极D是阴极，电极E是阳极，因此导线中电子的流动方向是A→D。②苯得到电子生成环戊烷是目标产物，由于存在质子交换膜，所以氢离子向阴极移动，则电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。③阳极生成2.8mol气体，该气体应该是阳极OH－放电生成的氧气，则转移电子的物质的量＝2.8mol×4＝11.2mol。反应前苯是2.4mol，反应后苯是1.2mol，则消耗苯是1.2mol，根据电极反应式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到电子是7.2mol，因此储氢装置的电流效率＝×100%＝64.3%。