Question

3．硼氫化鈉（NaBH₄）具有優(yōu)良的還原性，能將醛，酮等還原為醇，在水溶液中能還原Au⁺、Fe²⁺等離子，也是優(yōu)良的儲(chǔ)氫材料．
（1）已知：B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1-1
2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1
則2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g）△H=a+bkJ•mol^-1（用含a，b的代數(shù)式表示）
（2）硼氫化鈉，似乎是在未來(lái)的氫經(jīng)濟(jì)背景下的一種很有前途的燃料．國(guó)外科學(xué)家設(shè)計(jì)的以太陽(yáng)能為動(dòng)力的循環(huán)燃料電池如圖：

①圖中循環(huán)物質(zhì)除水外還有NaBH₄、NaBO₂（填化學(xué)式）
②電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
③直接硼燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O
④制氫裝置中產(chǎn)生H₂的化學(xué)方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑．

Answer 1

分析 （1）已知：①B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1；②2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1，將①+②可得反應(yīng)2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g），根據(jù)蓋斯定律求得△H；
（2）①根據(jù)圖可知在直接燃料電池中消耗了NaBH₄而產(chǎn)生了NaBO₂，同時(shí)在制氫裝置中也是消耗NaBH₄生成NaBO₂，而在太陽(yáng)能電池的作用下電解NaBO₂又得到NaBH₄，據(jù)此判斷可以循環(huán)利用的物質(zhì)；
②電解時(shí)陽(yáng)極上是氫氧根離子失電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氧氣；
③直接硼燃料電池負(fù)極是NaBH₄發(fā)生氧化反應(yīng)生成NaBO₂，據(jù)此書(shū)寫(xiě)負(fù)極電極反應(yīng)式；
④根據(jù)圖示可知，制氫裝置中NaBH₄為反應(yīng)物，生成物為NaBO₂和H₂，根據(jù)元素守恒可書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式．

解答 解：（1）已知：①B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1；②2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1，將①+②可得反應(yīng)2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g），根據(jù)蓋斯定律可知，△H=（a+b）kJ•mol^-1，
故答案為：a+b；
（2）①根據(jù)圖可知在直接燃料電池中消耗了NaBH₄而產(chǎn)生了NaBO₂，同時(shí)在制氫裝置中也是消耗NaBH₄生成NaBO₂，而在太陽(yáng)能電池的作用下電解NaBO₂又得到NaBH₄，所以可以循環(huán)利用的物質(zhì)是NaBH₄、NaBO₂，
故答案為：NaBH₄、NaBO₂；
②電解時(shí)陽(yáng)極上是氫氧根離子失電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
③直接硼燃料電池負(fù)極是NaBH₄發(fā)生氧化反應(yīng)生成NaBO₂，負(fù)極電極反應(yīng)式為BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O，
故答案為：BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O；
④根據(jù)圖示可知，制氫裝置中NaBH₄為反應(yīng)物，生成物為NaBO₂和H₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑，
故答案為：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱、電化學(xué)知識(shí)，明確蓋斯定律及圖示原理是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等，注意電化學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用．