Question

【题目】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)氢气可用于制备H2O2。已知： H2(g)+A(l)=B(l)ΔH1 O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)ΔH2 ,其中A.B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH________0(填“>”.“<”或“=”)。

(3)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。

a.容器内气体压强保持不变 b.吸收ymol H2只需1 mol MHx

c.若降温，该反应的平衡常数增大 d.若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)

(4)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_________。

(5)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的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，其原因是_______。

Answer 1

【答案】污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高 H2+2OH--2e-=2H2O ＜ ac 光能转化为化学能 阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低

【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；

(2)H2(g)+A(l)=B(l)△H1，②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)△H2，两反应的△S＜0，根据△G=△H-T△S，因为均为两反应自发反应，因此△H均小于0，将①+②得：H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H=△H1+△H2＜0；

(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)△H＜0，该反应属于气体的物质的量发生变化的反应；

a．平衡时气体的物质的量不变，容器内气体压强保持不变，故a正确；

b．该反应为可逆反应，不能完全转化，吸收ymol H2需大于1mol MHx，故b错误；

c．若降温，平衡正向移动，该反应的平衡常数增大，故c正确；

d．若向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，则v(放氢)＜v(吸氢)，故d错误；

故答案为ac；

(4)利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能；

(5)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；

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。