Question

【题目】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节．回答下列问题：
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是（至少答出两点）．但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式： ．
（2）氢气可用于制备H2O2 ． 已知：
H2（g）+A（l）═B（l）△H1
O2（g）+B（l）═A（l）+H2O2（l）△H2
其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2（g）+O2（g）═H2O2（l）的△H=0（填“＞”或“=”）
（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx（s）+yH2（g）MHx+2y（s）△H＜0达到化学平衡．下列有关叙述正确的是
a．容器内气体压强保持不变
b．吸收ymol H2只需1molMHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大
d．若向容器内通入少量氢气，则v（放氢）＞v（吸氢）
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为 ．
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源，电解法制取有广泛用途的Na2FeO4 ． 同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH﹣→FeO42﹣+3H2↑，装置如图所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO42﹣ ， 镍电极有气泡产生．若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质．
已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原．
①电解一段时间后，c（OH﹣）降低的区域在（填“阴极室”或“阳极室”）．
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为 ．
③c（Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c（Na2FeO4）低于最高值的原因 ．

Answer 1

【答案】
（1）污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高；H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O
（2）＜
（3）ac
（4）将光能转化为化学能
（5）阳极室；防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；M点：c（OH﹣）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢（或N点：c（OH﹣）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低）
【解析】（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等；碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O，所以答案是：污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高；H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；（2）①H2（g）+A（l）=B（l）△H1 ， ②O2（g）+B（l）=A（l）+H2O2（l）△H2 ， 两反应的△S＜0，根据△G=△H﹣T△S，因为均为两反应自发反应，因此△H均小于0，将①+②得：H2（g）+O2（g）=H2O2（l）的△H=△H1+△H1＜0，所以答案是：＜；（3）MHx（s）+yH2（g）MHx+2y（s）△H＜0，该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，a．平衡时气体的物质的量不变，容器内气体压强保持不变，正确；b．该反应为可逆反应，不能完全转化，吸收ymol H2需大于1mol MHx ， 错误；c．若降温，平衡正向移动，该反应的平衡常数增大，正确；d．若向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，则v（放氢）＜v（吸氢），错误；故选ac；
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，所以答案是：将光能转化为化学能；
（5）①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c（OH﹣）降低的区域在阳极室，所以答案是：阳极室；②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，所以答案是：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c（OH﹣）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c（OH﹣）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，
所以答案是：M点：c（OH﹣）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢（或N点：c（OH﹣）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低）．
【考点精析】掌握反应热和焓变和化学平衡的计算是解答本题的根本，需要知道在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．