Question

11．氫在地球上主要以化合態(tài)的形式存在，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，屬于二次能源．工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫，煤炭氣化制氫，重油及天然氣水蒸氣催化制氫等．氫氣是一種理想的綠色能源，如圖1為氫能產(chǎn)生和利用的途徑：

（1）圖1的四個過程中能量轉(zhuǎn)化形式有D
A．2種  B.3種  C.4種  D.4種以上
（2）電解過程要消耗大量的電能，而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水．
2H₂O（1）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂（g）+O₂（g）△H ₁      2H₂O（1）$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化劑}$2H₂（g）+O₂（g）△H₂   
以上反應(yīng)的△H₁=△H₂（選填“＜”、“＞”或“=”）
（3）已知H₂O（l）→H₂O（g）△H=+44kJ．mol^-1，依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1
（4）氫能利用需要選擇合適的儲氫材料．
①NaBH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應(yīng)生成NaBO2，且反應(yīng)前后B的化合價不變，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑
②鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣生產(chǎn)氫化物：LaNi₃（s）+3H₂（g）═LaNi₃H₆（s）△H＜0，欲使LaNi₃H₆（s）釋放出氣態(tài)氫，根據(jù)平衡移動的原理，可改變的條件之一是升高溫度或降低壓強(qiáng)
③一定條件下，如圖3所示裝置可實現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲氫，使C₇H₈轉(zhuǎn)化為C₇H₁₄，則電解過程中產(chǎn)生的氣體X 為O₂，電極A上發(fā)生的電極反應(yīng)式為C₇H₈+6H⁺+6e^-═C₇H₁₄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)如圖1中4個過程中能量轉(zhuǎn)化形式分析；
（2）根據(jù)焓變只與反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)及其系數(shù)有關(guān)來分析；
（3）由圖象可知H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol^-1，結(jié)合H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1利用蓋斯定律進(jìn)行計算；
（4）①NaBH₄與水反應(yīng)生成NaBO₂，且反應(yīng)前后B的化合價不變，H元素化合價由-1價、+1價變?yōu)?價，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒配平方程式；
②根據(jù)LaNi₅（s）+3H₂（g）?LaNi₅H₆（s）△H＜0，欲使LaNi₅H₆ （s）釋放出氣態(tài)氫，則平衡向逆向移動，據(jù)此分析；
③該實驗的目的是儲氫，根據(jù)反應(yīng)總反應(yīng)，得出電解過程中產(chǎn)生的氣體X為O₂；電極A上發(fā)生的反應(yīng)C₇H₈得電子和氫離子生成C₇H₁₄．

解答 解：（1）由如圖1中4個過程，則能量轉(zhuǎn)化形式有太陽能轉(zhuǎn)化成電能，電能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)化，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，光能等，所以4個過程中能量轉(zhuǎn)化形式有4種以上，故選：D；
（2）因為焓變只與反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)及其系數(shù)有關(guān)，所以2H₂O（1）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂（g）+O₂（g）△H₁ 2H₂O（1）$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化劑}$2H₂（g）+O₂（g）△H₂，反應(yīng)物生成物完全相同，所以△H₁=△H₂；
故答案為：=；
（3）由圖象可知①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol^-1，
已知②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律將①×2-②×2可知2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1，
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1；
（4）①NaBH₄與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaBO₂和H₂，化學(xué)方程式為：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
故答案為：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
②欲使LaNi₅H₆ （s）釋放出氣態(tài)氫，則平衡向逆向移動，由LaNi₅（s）+3H₂（g）?LaNi₅H₆（s）△H＜0為氣體減小的放熱反應(yīng)，所以可以升高溫度或降低壓強(qiáng)，平衡向逆向移動；故答案為：升高溫度或降低壓強(qiáng)；
③該實驗的目的是儲氫，根據(jù)反應(yīng)總反應(yīng)，得出電解過程中產(chǎn)生的氣體X為O₂；電極A上發(fā)生的反應(yīng)C₇H₈得電子和氫離子生成C₇H₁₄，反應(yīng)式為 C₇H₈+6H⁺+6e^-═C₇H₁₄；故答案為：O₂；C₇H₈+6H⁺+6e^-═C₇H₁₄．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡及其電解池原理等知識點，根據(jù)化學(xué)平衡移動原理、電解原理等知識點來分析解答，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．