Question

【题目】氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，其开发利用是科学家们研究的重要课题。试回答下列问题：

（1）与化石燃料相比，氢气作为燃料的优点是______(答出两点)。

（2）与氢气直接燃烧相比较，设计成镍氢电池可以大大提高能量的转换率，在镍氢电池充电过程中储氢合金(M)吸氢转化为MH2，总反应为：xNi(OH)2＋MxNiOOH＋MHx，试写出放电过程中负极反应式______。

（3）施莱辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气：BH4－＋2H2O == BO2－＋4H2↑，已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性，溶液中各离子浓度大小关系为______，用离子方程式表示溶液显碱性的原因______。

（4）在容积均为V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中，分别放入a g的储氢合金(M)和b mol H2发生如下反应：2M(s)＋xH2(g)2MHx(s) ΔH＜0。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到1min时M的质量如下图所示，此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是______。当三个容器反应都达到化学平衡时，H2转化率最大的反应温度是____。

（5）储氢还可以借助有机物，如利用乙苯与苯乙烯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：。维持体系总压恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝_____(用α等符号表示)。

Answer 1

【答案】 原料来源广、燃烧热值高、污染小、可再生等(或其他合理答案给分) MHx ＋xOH－－xe－=== M＋xH2O c(Na＋)＞c(BO2－)＞c(OH－)＞c(H＋) BO2－＋2H2 OH3BO3＋OH－ Ⅲ T1 nα2/ [(1－α2)V ]

【解析】试题分析：（1）氢气可以从水中获得，氢气燃烧的产物是水，无污染；(2)放电时负极失电子发生氧化反应； NaBH4与水反应后所得溶液是NaBO2，溶液显碱性说明NaBO2是强碱弱酸盐， BO2－水解；（4）温度越高反应速率越快， ， T3时M的物质的量大于T2；ΔH＜0升高温度平衡逆向移动；（5）平衡常数K＝ ；

解析：（1）氢气作为燃料的优点是原料来源广、燃烧热值高、污染小；(2)放电时负极失电子发生氧化反应，负极反应式是MHx ＋xOH－－xe－=== M＋xH2O； NaBH4与水反应后所得溶液是NaBO2，溶液显碱性说明NaBO2是强碱弱酸盐， BO2－水解，所以离子浓度大小关系是c(Na＋)＞c(BO2－)＞c(OH－)＞c(H＋)，BO2－水解的离子方程式是BO2－＋2H2 OH3BO3＋OH－；（4）温度越高反应速率越快， ， T3时M的物质的量大于T2，所以Ⅲ容器一定达到平衡状态；ΔH＜0升高温度平衡逆向移动，都达到化学平衡时，H2转化率最大的反应温度是T1；（5）平衡时，乙苯的物质的量浓度是 、苯乙烯的物质的量浓度是、氢气的浓度是，平衡常数K＝ = = nα2/ [(1－α2)V ]；