Question

(14分)氫能以其潔凈、高效、高熱值、環(huán)境友好等特點(diǎn)成為最有前途的新能源，制氫和儲(chǔ)氫的方法有很多。

（1）下圖所示電化學(xué)裝置工作時(shí)均與H2有關(guān)。

①圖A所示裝置可用于電解K2MnO4制KMnO4，通電一段時(shí)間后陰極附近溶液的pH將會(huì) （填“增大”、“減小”或“不變”） 。

②圖B所示裝置為吸附了氫氣的納米碳管等材料制作的二次電池的原理，

開(kāi)關(guān)連接用電器時(shí)，鎳電極發(fā)生 （填“氧化”或“還原”）反應(yīng)；開(kāi)關(guān)連接充電器時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為 。

（2）熱化學(xué)循環(huán)法制氫。已知：

①2Br2(g)+2CaO(s) == 2CaBr2(s)+O2(g) △H= —146kJ·mol—1

②3FeBr2(s)+4H2O(g) == Fe3O4(s)+6HBr(g)+H2(g) △H= +384kJ·mol—1

③CaBr2(s)+H2O(g) == CaO(s)+2HBr(g) △H= +212kJ·mol—1

④Fe3O4(s)+8HBr(g) == Br2(g)+3FeBr2(s)+4H2O(g) △H= —274kJ·mol—1

則2H2O(g) == 2H2(g)+O2(g)的△H= kJ·mol—1。

（3）光電化學(xué)分解制氫，原理如圖所示，鈦酸鍶光電極的電極反應(yīng)為4OH–– 4e–===O2+2H2O，則鉑電極的電極反應(yīng)為 。

（4）生物質(zhì)制氫，若將生物質(zhì)氣化爐中出來(lái)的氣體[主要有CH4、CO2、H2O(g)、CO及H2]在1.01×105Pa下進(jìn)入轉(zhuǎn)換爐，改變溫度條件，各成分的體積組成關(guān)系如下圖所示。下列有關(guān)圖像的解讀正確的是 。

A．利用CH4與H2O(g)及CO2轉(zhuǎn)化為合成氣CO和H2理論上是可行的

B．CH4(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g)和CH4(g)+H2O(g) → CO(g)+3H2(g)，都是放熱反應(yīng)

C．CH4與CO2及H2O(g)轉(zhuǎn)化為合成氣CO和H2的適宜溫度約為900℃

D．圖像中曲線的交點(diǎn)處表示反應(yīng)達(dá)到平衡

（5）LiBH4具有非常高的儲(chǔ)氫能力，分解時(shí)生成氫化鋰和兩種單質(zhì)，試寫(xiě)出該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

Answer 1

19．（14分）（1）① 增大 ② 還原；Ni(OH)2+OH——e—== NiO(OH)+H2O

（2）+498 （3）2H2O+2e—== H2↑+2OH—或2H++2e—== H2↑

（4）AC （5）2LiBH4==2LiH+2B+3H2↑

【解析】

試題分析：（1）①電解K2MnO4制KMnO4，錳元素由+6價(jià)升高到+7價(jià)，失電子，做陽(yáng)極，陰極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑, 則陰極附近溶液的pH將會(huì)增大；②開(kāi)關(guān)連接用電器時(shí)是原電池，電極反應(yīng)為：NiO(OH)＋e-+H2O =Ni(OH)2＋OH－，發(fā)生還原反應(yīng)；開(kāi)關(guān)連接充電器時(shí)是電解池，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)Ni(OH)2+OH——e—== NiO(OH)+H2O；

（2）①2Br2(g)+2CaO(s) == 2CaBr2(s)+O2(g) △H= —146kJ·mol—1

②3FeBr2(s)+4H2O(g) == Fe3O4(s)+6HBr(g)+H2(g) △H= +384kJ·mol—1

③CaBr2(s)+H2O(g) == CaO(s)+2HBr(g) △H= +212kJ·mol—1

④Fe3O4(s)+8HBr(g) == Br2(g)+3FeBr2(s)+4H2O(g) △H= —274kJ·mol—1

根據(jù)蓋斯定律[①×1/2+②+③+④]×2得到△H=+498則2H2O(g) == 2H2(g)+O2(g) △H=+498 kJ·mol—1；

（3）依據(jù)裝置圖中的電子流向分析，鉑電極做原電池正極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

（4）A．圖象分析可知隨溫度升高，甲烷、二氧化碳、水蒸氣減小，一氧化碳、氫氣增多，所以利用CH4與H2O（g）及CO2轉(zhuǎn)化為合成氣CO和H2理論上是可行的，A正確；B．依據(jù)圖象分析，隨溫度升高，甲烷、二氧化碳、水蒸氣減小，一氧化碳、氫氣增多，升溫平衡正向進(jìn)行，CH4（g）+CO2（g）→2CO（g）+2H2（g）和CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g），都是吸熱反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．圖象分析可知在900°C時(shí)，二氧化碳甲烷反應(yīng)最徹底，生成一氧化碳和氫氣的量最大，CH4與CO2及H2O（g）轉(zhuǎn)化為合成氣CO和H2適宜溫度約900℃，C正確；D．圖象中曲線的交點(diǎn)處表示的是物質(zhì)含量相同，但反應(yīng)不一定達(dá)到平衡，D錯(cuò)誤；選AC。

（5）LiBH4由于具有非常高的儲(chǔ)氫能力，分解時(shí)生成氫化鋰和兩種單質(zhì)，依據(jù)元素化合價(jià)變化和原子守恒分析可知，生成物中是氫氣和硼單質(zhì)，依據(jù)原子守恒寫(xiě)出分析方程式為：2LiBH4=2LiH+2B+3H2↑，答案為：2LiBH4=2LiH+2B+3H2↑．

考點(diǎn)：考查電解的應(yīng)用，原電池電解反應(yīng)，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)等知識(shí)。