Question

【题目】氢能是发展中的新能源。回答下列问题：

（1）氢气可用于制备绿色氧化剂H2O2。

已知：H2（g）+X（l）＝Y（l） ΔH1

O2（g）+Y（l）＝X（l）+H2O2（l） ΔH2

其中X、Y为有机物，两反应均为自发反应，则H2（g）+O2（g）＝H2O2（l）的ΔH<0，其原因是 。

（2）硼氢化钠（NaBH4）是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为 。

（3）化工生产的副产物也是氢气的来源之一。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe + 2H2O + 2OH－FeO42－ + 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NaOH溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

已知：Na2FeO4在强碱性条件下能稳定存在。

①a为 极（填“正”或“负”），铁电极的电极反应式为 。

②电解一段时间后，c （OH－）升高的区域在 （填“阴极室”或“阳极室”）。

③c（Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2，

M、N两点均低于c（Na2FeO4）最高值，请分析原因。M点： ；N点： 。

Answer 1

【答案】（1）ΔH＝ΔH1+ΔH2且ΔH1＜0，ΔH2＜0；

（2）NaBH4+2H2O＝NaBO2+4H2↑；

（3）①负，e-6e－+8OH－＝FeO42－+4H2O；②阴极室；③M点：c（OH－）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；N点：c（OH－）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。

【解析】

试题分析：（1）第一个反应：根据△G=△H－T△S，此反应属于熵减，△S<0，能够自发进行，因此△H1<0，第二个反应：此反应属于熵减，△S<0，能够自发进行，因此△H2<0，△H=△H1＋△H2，因此有△H<0；（2）NaBH4中Na显＋1价，B显＋3价，H显－1价，B的价态不变，因此＋1价H和－1价H之间的氧化还原反应，生成中间价态H2，因此反应方程式为：NaBH4 + 2H2O＝NaBO2 + 4H2↑；（3）①本实验制备FeO42－，根据电解原理，铁应作阳极，即b为正极，a为负极；②阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－=FeO42－＋4H2O，阴极反应式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此OH－应产生在阴极室；③根据信息，Na2FeO4在强碱性条件下能稳定存在，碱性过强，铁电极区产生红褐色物质（Fe（OH）3），因此M点OH－浓度小，Na2FeO4稳定性差，且反应慢 ；N点c（OH－）高，产生氢氧化铁物质。