Question

【題目】氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗�其開發(fā)利用是科學(xué)家們研究的重要課題。試回答下列問題：

（1）與化石燃料相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是______(答出兩點(diǎn))。

（2）與氫氣直接燃燒相比較，設(shè)計(jì)成鎳氫電池可以大大提高能量的轉(zhuǎn)換率，在鎳氫電池充電過程中儲(chǔ)氫合金(M)吸氫轉(zhuǎn)化為MH2，總反應(yīng)為：xNi(OH)2＋MxNiOOH＋MHx，試寫出放電過程中負(fù)極反應(yīng)式______。

（3）施萊辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4與水反應(yīng)制氫氣：BH4－＋2H2O == BO2－＋4H2↑，已知NaBH4與水反應(yīng)后所得溶液顯堿性，溶液中各離子濃度大小關(guān)系為______，用離子方程式表示溶液顯堿性的原因______。

（4）在容積均為V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)相同密閉容器中，分別放入a g的儲(chǔ)氫合金(M)和b mol H2發(fā)生如下反應(yīng)：2M(s)＋xH2(g)2MHx(s) ΔH＜0。三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)均進(jìn)行到1min時(shí)M的質(zhì)量如下圖所示，此時(shí)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______。當(dāng)三個(gè)容器反應(yīng)都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，H2轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是____。

（5）儲(chǔ)氫還可以借助有機(jī)物，如利用乙苯與苯乙烯之間的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫：。維持體系總壓恒定，在溫度T時(shí)，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_____(用α等符號(hào)表示)。

Answer 1

【答案】 原料來源廣、燃燒熱值高、污染小、可再生等(或其他合理答案給分) 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】試題分析：（1）氫氣可以從水中獲得，氫氣燃燒的產(chǎn)物是水，無污染；(2)放電時(shí)負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)； NaBH4與水反應(yīng)后所得溶液是NaBO2，溶液顯堿性說明NaBO2是強(qiáng)堿弱酸鹽， BO2－水解；（4）溫度越高反應(yīng)速率越快， ， T3時(shí)M的物質(zhì)的量大于T2；ΔH＜0升高溫度平衡逆向移動(dòng)；（5）平衡常數(shù)K＝ ；

解析：（1）氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是原料來源廣、燃燒熱值高、污染小；(2)放電時(shí)負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式是MHx ＋xOH－－xe－=== M＋xH2O； NaBH4與水反應(yīng)后所得溶液是NaBO2，溶液顯堿性說明NaBO2是強(qiáng)堿弱酸鹽， BO2－水解，所以離子濃度大小關(guān)系是c(Na＋)＞c(BO2－)＞c(OH－)＞c(H＋)，BO2－水解的離子方程式是BO2－＋2H2 OH3BO3＋OH－；（4）溫度越高反應(yīng)速率越快， ， T3時(shí)M的物質(zhì)的量大于T2，所以Ⅲ容器一定達(dá)到平衡狀態(tài)；ΔH＜0升高溫度平衡逆向移動(dòng)，都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，H2轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T1；（5）平衡時(shí)，乙苯的物質(zhì)的量濃度是 、苯乙烯的物質(zhì)的量濃度是、氫氣的濃度是，平衡常數(shù)K＝ = = nα2/ [(1－α2)V ]；