Question

LiBH₄为近年来储氢材料领域的研究热点．
（1）反应2LiBH₄═2LiH+2B+3H₂↑，生成22.4L H₂（标准状况）时，转移电子的物质的量为

 

mol．
（2）如图1是2LiBH₄/MgH₂体系放氢焓变示意图，则：Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=

 

．

（3）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al-LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：
①如图2为25℃水浴时每克不同配比的Al-LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系图．由图2可知，下列说法正确的是

 

（填字母）．

a．25℃时，纯铝与水不反应
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
c．25℃时，Al-LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
②如图3为25℃和75℃时，Al-LiBH₄复合材料[ω（LiBH₄）=25%]与水反应一定时间后产物的X-射线衍射图谱（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）．

从如图3分析，25℃时Al-LiBH₄复合材料中与水完全反应的物质是

 

（填化学式），产生Al（OH）₃的化学方程式为

 

．
（4）如图4是直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池示意图．该电池工作时，正极附近溶液的pH

 

（填“增大”、“减小”或“不变”），负极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：镁、铝的重要化合物,反应热和焓变,常见化学电源的种类及其工作原理

专题：基本概念与基本理论,元素及其化合物

分析：（1）反应2LiBH₄═2LiH+2B+3H₂↑，可知生成3mol的氢气转移6mol的电子，则生成22.4L H₂（标准状况）时，也就是产生1mol的氢气，转移电子的物质的量为2mol；
（2）应用盖斯定律，来解答；
（3）①a．因为由图LiBH₄含量为0时，氢气的体积为0，故25℃时，纯铝与水不反应，；
b．负一价的氢与正一价的氢发生归中反应生成氢气，LiBH₄+4H₂O=LiB（OH）₄+4H₂↑；
c．由图可知25℃时，Al-LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越小；
②如图3中无LiBH₄，说明与水完全反应，根据质量守恒中的元素守恒，不可能产生氢氧化铝，所以氢氧化铝是铝与水反应得到的；
（4）如图4正极是阳离子流向的一极，即过氧化钠所在的一极，发生还原反应，负一价的氧得电子生成氧负离子，跟水结合成氢氧根离子，溶液的pH增大，负极发生还原反应，注意是碱性介质．

解答： 解：（1）反应2LiBH₄═2LiH+2B+3H₂↑，可知生成3mol的氢气转移6mol的电子，则生成22.4L H₂（标准状况）时，也就是产生1mol的氢气，转移电子的物质的量为2mol，故答案为：2；
（2）由图可知：2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+2B（s）+MgH₂（s）+3H₂（g）△H=+200 kJ?mol^-1①
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiBH₄（s）+Mg（s））+H₂（g）△H=+76 kJ?mol^-1②
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）△H=+183 kJ?mol^-1③
2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）=2LiH（s）+2B（s）+MgH₂（s）+3H₂（g）△H=+（200-183）kJ?mol^-1④
即：MgB₂（s）+H₂（g）=2B（s）+MgH₂（s）△H=+17 kJ?mol^-1④
所以-④-②得：Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=-（17+76）kJ?mol^-1
故答案为：-93 kJ?mol^-1；
（3）①a．25℃时，纯铝与水不反应，因为由图LiBH₄含量为0时，氢气的体积为0，故选；
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气，负一价的氢与正一价的氢发生归中反应生成氢气，故选；
c．由图可知25℃时，Al-LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越小，故不选；
故答案为：ab；
②如图3中无LiBH₄，说明与水完全反应，根据质量守恒中的元素守恒，不可能产生氢氧化铝，所以氢氧化铝是铝与水反应得到的）2Al+6H₂O═2Al（OH）₃+3H₂↑，
故答案为：LiBH₄；2Al+6H₂O═2Al（OH）₃+3H₂↑；
（4）如图4正极是阳离子流向的一极，即过氧化钠所在的一极，发生还原反应，负一价的氧得电子生成氧负离子，跟水结合成氢氧根离子，溶液的pH增大，负极发生还原反应，注意是碱性介质，电极反应式为：BH₄^--8e^-+8OH^-═BO₂^-+6H₂O，故答案为：增大；BH₄^--8e^-+8OH^-═BO₂^-+6H₂O．

点评：本题考查元素化合物知识，涉及热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，电化学知识，综合性非常强，难度大．