Question

【題目】氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)前關(guān)注的熱點之一。

（1） 可逆反應(yīng)N2+3H22NH3是工業(yè)上合成氨的重要反應(yīng)

根據(jù)圖1請寫出合成氨的熱化學(xué)方程式：_______________（熱量用E1、E2或E3表示）。

（2）LiAlH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應(yīng)達(dá)到LiAlO2和氫氣，該反應(yīng)消耗1mol LiAlH4時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為__________。

（3）氮化鋰是非常有前途的儲氫材料，其在氫氣中加熱中加熱時可得到氨基鋰（LiNH2），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化產(chǎn)物為_________（填化學(xué)式）,在270℃時，該反應(yīng)可逆向發(fā)生放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的_________%（精確到0.1）。

（4）LiFePO4新型鋰離子動力電池以其獨特的優(yōu)勢成為奧運會綠色能源的新寵，已知電池放電時總反應(yīng)式為FePO4+Li═LiFePO4 ，電池正極反應(yīng)為____________________。

（5）一定條件下，如圖所示裝置可實現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲氫（忽略其它有機(jī)物）。

①導(dǎo)線中電子移動方向為____________。（用A、D表示）

②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為__________________________。

③該儲氫裝置的電流效率＝__________________________。

（＝×100%，計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位）

Answer 1

【答案】⑴N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1（2分）

（2）4NA或2.408×1024 （2分）

（3）LiNH2（2分） 11.4 （2分）

（4）FePO4+ Li ++e-=LiFePO4 （2分）

（5）①A→D （2分）②C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 （2分）③64.3%

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1。

（2）LiAlH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應(yīng)達(dá)到LiAlO2和氫氣，反應(yīng)前后Al元素的化合價不變，則反應(yīng)前后Al元素的化合價均是＋3價，因此反應(yīng)前LiAlH4中氫元素的化合價是－1價，水中氫元素的化合價是＋1價，LiAlH4中氫元素的化合價從－1價升高到0價，因此該反應(yīng)消耗1mol LiAlH4時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為4NA或2.408×1024。

（3）氫氣中氫元素的化合價部分升高到＋1價，部分降低到－1價，所以氧化產(chǎn)物為LiNH2；該反應(yīng)中，反應(yīng)掉2mol氫氣，同時消耗1mol氮化鋰，所以儲存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的：4/35×100%≈11.4%；

（4）已知電池放電時總反應(yīng)式為FePO4+Li═LiFePO4，因此電池正極反應(yīng)為FePO4+ Li ++e-=LiFePO4；

（5）①苯生成環(huán)戊烷屬于得氫反應(yīng)，因此是還原反應(yīng)，即電極D是陰極，電極E是陽極，因此導(dǎo)線中電子的流動方向是A→D。②苯得到電子生成環(huán)戊烷是目標(biāo)產(chǎn)物，由于存在質(zhì)子交換膜，所以氫離子向陰極移動，則電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。③陽極生成2.8mol氣體，該氣體應(yīng)該是陽極OH－放電生成的氧氣，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝2.8mol×4＝11.2mol。反應(yīng)前苯是2.4mol，反應(yīng)后苯是1.2mol，則消耗苯是1.2mol，根據(jù)電極反應(yīng)式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到電子是7.2mol，因此儲氫裝置的電流效率＝×100%＝64.3%。