题目内容

11.氢在地球上主要以化合态的形式存在,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,属于二次能源.工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢,煤炭气化制氢,重油及天然气水蒸气催化制氢等.氢气是一种理想的绿色能源,如图1为氢能产生和利用的途径:

(1)图1的四个过程中能量转化形式有D
A.2种  B.3种  C.4种  D.4种以上
(2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
2H2O(1)$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化剂}$2H2(g)+O2(g)△H2   
以上反应的△H1=△H2(选填“<”、“>”或“=”)
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ•mol-1
(4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
①NaBH4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NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2
②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动的原理,可改变的条件之一是升高温度或降低压强
③一定条件下,如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢,使C7H8转化为C7H14,则电解过程中产生的气体X 为O2,电极A上发生的电极反应式为C7H8+6H++6e-═C7H14

分析 (1)根据如图1中4个过程中能量转化形式分析;
(2)根据焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关来分析;
(3)由图象可知H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol-1,结合H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1利用盖斯定律进行计算;
(4)①NaBH4与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,H元素化合价由-1价、+1价变为0价,结合转移电子守恒配平方程式;
②根据LaNi5(s)+3H2(g)?LaNi5H6(s)△H<0,欲使LaNi5H6 (s)释放出气态氢,则平衡向逆向移动,据此分析;
③该实验的目的是储氢,根据反应总反应,得出电解过程中产生的气体X为O2;电极A上发生的反应C7H8得电子和氢离子生成C7H14

解答 解:(1)由如图1中4个过程,则能量转化形式有太阳能转化成电能,电能与化学能之间的转化,化学能转化成热能,光能等,所以4个过程中能量转化形式有4种以上,故选:D;
(2)因为焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关,所以2H2O(1)$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2(g)+O2(g)△H1 2H2O(1)$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化剂}$2H2(g)+O2(g)△H2,反应物生成物完全相同,所以△H1=△H2
故答案为:=;
(3)由图象可知①H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol-1
已知②H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1
利用盖斯定律将①×2-②×2可知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ•mol-1
故答案为:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ•mol-1
(4)①NaBH4与水发生氧化还原反应生成NaBO2和H2,化学方程式为:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;
故答案为:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;
②欲使LaNi5H6 (s)释放出气态氢,则平衡向逆向移动,由LaNi5(s)+3H2(g)?LaNi5H6(s)△H<0为气体减小的放热反应,所以可以升高温度或降低压强,平衡向逆向移动;故答案为:升高温度或降低压强;
③该实验的目的是储氢,根据反应总反应,得出电解过程中产生的气体X为O2;电极A上发生的反应C7H8得电子和氢离子生成C7H14,反应式为 C7H8+6H++6e-═C7H14;故答案为:O2;C7H8+6H++6e-═C7H14

点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡及其电解池原理等知识点,根据化学平衡移动原理、电解原理等知识点来分析解答,难度中等,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力.

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