Question

9．氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)．回答下列問題：
（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是污染小、可再生、來(lái)源廣、資源豐富、燃燒熱值高氫氣直接燃燒的能量
轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（2）利用太陽(yáng)能直接分解水制氫，是最具吸引力的制氫途徑，其能量轉(zhuǎn)化形式為將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
（3）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來(lái)源．電解法制取有廣泛用途的Na₂FeO₄，同時(shí)獲得氫氣：Fe+2H₂O+2OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂，工作原理如圖1所示．若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)．已知：Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H₂還原．

①電解過程中，陽(yáng)極電極反應(yīng)式：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O
②c（Na₂FeO₄）隨初始c（NaOH）的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c（Na₂FeO₄）低于最高值的原因：M點(diǎn)：c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢（或N點(diǎn)：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產(chǎn)率降低）．

Answer 1

分析 （1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)有污染小、可再生、來(lái)源廣、資源豐富、燃燒熱值高等；堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（2）利用太陽(yáng)能直接分解水制氫，是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（3）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵失電子生成高鐵酸根離子；
②根據(jù)題意Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產(chǎn)率降低．

解答 解：（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)有污染小、可再生、來(lái)源廣、資源豐富、燃燒熱值高等；堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：污染小、可再生、來(lái)源廣、資源豐富、燃燒熱值高；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（2）利用太陽(yáng)能直接分解水制氫，是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，
故答案為：將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（3）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵失電子生成高鐵酸根離子，電極反應(yīng)式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
②根據(jù)題意Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產(chǎn)率降低，
故答案為：M點(diǎn)：c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢（或N點(diǎn)：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產(chǎn)率降低）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解池原理，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)，題目難度中等．