Question

2．氢是一种清洁的可再生能源．
（1）已知：

化学键	H-H（g）	H-O（g）	O≡O（g）
键能（KJ/mol）	436	463	496

若1g水蒸气变为液态水时放出2.4KJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ/mol．
（2）氢的稳定存储是氢能源发展的关键．固态合金具有较强的吸附氢原子能力，其原理可表示为（以M代表固态合金）：2M（s）+xH₂（g） $?_{释放}^{存储}$2MH_x（s）△H＜0
①有利于氢气存储的条件为低温，高压；
②该反应的平衡常数的表达式为$K=\frac{1}{{{c^x}（{H_2}）}}$；
③达平衡后保持恒温恒压下增加氢气的量，该平衡向右移动（填“向左”、“向右”、或“不”）
（3）储氢合金可做二次电池的电极，其工作原理为：xNi（OH）₂+M$?_{放电}^{充电}$MH_x+xNiOOH．装置如图所示：
①a为电源的负极；
②写出充电时阴极反应式xH₂O+xe^-+M=MH_x+xOH^-；
③以该电池做电源电解饱和NaCl溶液，当手机到标准状况下11.2LH₂时，储氢合金理论上释放出1g氢，此时有1molOH^-由B向A（填“A”或“B”）移动．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是指在101KP时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；
（2）①有利于储存氢气即将游离态的氢气转化为化合态，即使平衡向正反应方向进行；
②化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；
③根据浓度对化学平衡移动的影响来回答；
（3）①Ni（OH）₂中的O元素由-2价升高到-1价，作还原剂发生氧化反应，作电解池的阳极，阳极与电源相连的是正极，故M为阴极，与电源相连的是负极；
②由①分析得阴极材料为M，得电子发生还原反应，据此书写电极方程式；
③m=nM进行计算，据得失电子守恒计算；阴离子移向阳极．

解答 解：（1）在反应H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）中，断裂1molH-H键，$\frac{1}{2}$molO≡0键共吸收的能量为1×436kJ+$\frac{1}{2}×$496kJ=684kJ，生成1molH₂O，共形成2molO-H键，放出的能量为2×463kJ=926kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为926kJ-684kJ=242kJ，O₂与H₂反应生成H₂O（g）的热化学方程式为，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ•mol^-1①，1g水蒸气变为液态水时放出2.4KJ热量，则18g水蒸气即1mol变为液态水时放出43.2KJ热量，故热化学方程式为H₂O（g）=H₂O（l）△H=-43.2kJ•mol^-1②，①+②得，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ•mol^-1，故氢气燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ/mol；
（2）①有利于储存氢气即将游离态的氢气转化为化合态，即使平衡向正反应方向进行，正反应是放热反应是气体体积减小的反应，故为低温，高压，能使平衡向正反应方向进行，
故答案为：低温，高压；　　　　　　　
②化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，故：
可逆反应2M（s）+xH₂（g） $?_{释放}^{存储}$2MH_x（s） 的平衡常数$K=\frac{1}{{{c^x}（{H_2}）}}$，
故答案为：$K=\frac{1}{{{c^x}（{H_2}）}}$； 
③平衡后加入一定量氢气，氢气浓度增大，正反应速率增大，平衡向右移动，
故答案为：向右；
（3）①Ni（OH）₂中的O元素由-2价升高到-1价，作还原剂发生氧化反应，作电解池的阳极，阳极与电源相连的是正极，故M为阴极，与电源相连的是负极，
故答案为：负；
②由①分析得阴极材料为M，得电子发生还原反应，故电极方程式为xH₂O+xe^-+M=MH_x+xOH^-，
故答案为：xH₂O+xe^-+M=MH_x+xOH^-；
③m=nM=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}×2g/mol$=1g；生成1molH₂转移2mol电子，则生成1gH₂即0.5mol，转移1mol电子，根据得失电子守恒，即M得到1mol电子，故电极方程式为H₂O+e^-+M=MH+OH^-，则生成1molOH^-；阴离子移向阳极，故由B到A，
故答案为：1；1；B；A．

点评 本题考查燃烧热化学方程式的书写，平衡移动的判断，电极方程式的书写，平衡常数的计算等，本题难度中等．