Question

氫氧燃料電池是一種用氫氣作為能源的電池．這種燃料電池的效率要比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的效率高很多，所以燃料電池汽車（FCV）會有很高的效率．Schlesinger等人提出可用NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑（反應(yīng)實(shí)質(zhì)為水電離出來的H⁺被還原）．該反應(yīng)的產(chǎn)氫速率受外界條件影響．下表為pH和溫度對NaBH₄ 半衰期的影響（半衰期是指反應(yīng)過程中，某物質(zhì)的濃度降低到初始濃度一半時所需的時間）．

體系 pH[	不同溫度下NaBH4的半衰期（min）
	0℃	25℃	50℃	75℃
8	4.32×100	6.19×10-1	8.64×10-2	1.22×10-2
10	4.32×102	6.19×101	8.64×100	1.22×100
12	4.32×104	6.19×103	8.64×102	1.22×102
14	4.32×106	6.19×105	8.64×104	1.22×104

根據(jù)要求回答下列問題：
（1）已知，NaBH₄與水反應(yīng)后所得溶液顯堿性，則溶液中各離子濃度大小關(guān)系為

 

．
（2）從上表可知，溫度對NaBH₄與水反應(yīng)速率產(chǎn)生怎樣的影響？答：

 

．
（3）反應(yīng)體系的pH為何會對NaBH₄與水反應(yīng)的反應(yīng)速率產(chǎn)生影響？答：

 

．
（4）實(shí)驗表明，將NaBH₄溶于足量水，釋放的H₂比理論產(chǎn)量少得多（即反應(yīng)一段時間后有NaBH₄剩余也不再反應(yīng)）．其可能原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應(yīng)生成的鹽溶液BO₂^-在溶液中水解顯堿性分析判斷溶液中離子濃度大��；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應(yīng)速率加快；
（3）分析圖表數(shù)據(jù)可知PH增大，半衰期增長，反應(yīng)速率減慢；
（4）隨反應(yīng)進(jìn)行，溶液的pH逐漸增大，反應(yīng)速率變�。�常溫時，當(dāng)體系pH＞12，半衰期為6． 19×10³min分析反應(yīng)速率變慢判斷．

解答：解：（1）NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應(yīng)生成的鹽溶液BO₂^-在溶液中水解顯堿性，溶液中離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（BO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高體系半衰期縮短，反應(yīng)速率加快，故答案為：溫度越大，反應(yīng)速率越大；
（3）NaBH₄與水反應(yīng)制氫氣：BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑，反應(yīng)實(shí)質(zhì)為水電離出來的H⁺被還原，圖表數(shù)據(jù)可知PH增大，半衰期增長，反應(yīng)速率減慢，體系堿性越強(qiáng)，水電離出來的H⁺濃度越低，因而反應(yīng)速率越慢，
故答案為：體系堿性越強(qiáng)，水電離出來的H⁺濃度越低，因而反應(yīng)速率越慢；
（4）隨反應(yīng)進(jìn)行，溶液的pH逐漸增大，反應(yīng)速率變�。�常溫時，當(dāng)體系pH＞12，半衰期為6． 19×10³min，反應(yīng)速率很小，反應(yīng)幾乎停止，
故答案為：隨反應(yīng)進(jìn)行，溶液的pH逐漸增大，反應(yīng)速率變�。�常溫時，當(dāng)體系pH＞12，半衰期為6． 19×10³min（約為4.3天），反應(yīng)速率非常小，可認(rèn)為反應(yīng)停止．

點(diǎn)評：本題考查了溶液堿性的原因和圖表數(shù)據(jù)分析總結(jié)規(guī)律和分析應(yīng)用判斷，題干信息的應(yīng)用和分析判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．