Question

【題目】氫能是重要的新能源，儲(chǔ)氫技術(shù)的開發(fā)對(duì)于氫能源的推廣應(yīng)用是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)。其中有一種方法是借助有機(jī)物儲(chǔ)氫，其裝置如圖所示（忽略其它有機(jī)物，且涉及到有機(jī)物均為氣體），回答下列問(wèn)題：

（1）該電池中A的電極名稱為______

（2）寫出D極生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式______

（3）D極收集到新生成的氣體有______；通過(guò)此方法儲(chǔ)氫后，共收集到混合氣體的物質(zhì)的量為______

（4）該儲(chǔ)氫裝置的電流效率為______（計(jì)算結(jié)果保留三位有限數(shù)字。已知：電流效率=生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)×100%）

Answer 1

【答案】負(fù)極 C6H6+6H++6e-=C6H12 H2、環(huán)己烷(C6H12) 12mol 64.3%

【解析】

（1）根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則D作陰極，E作陽(yáng)極，所以A是負(fù)極、B是正極；

（2）該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極D上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷；

（3）陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，陽(yáng)極上生成2.8mol氧氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=2.8mol×4=11.2mol，陰極（D極）的電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-=C6H12、2H++2 e-=H2↑，據(jù)此分析；

（4）陽(yáng)極上生成氧氣，同時(shí)生成氫離子，陰極上苯得電子和氫離子反應(yīng)生成環(huán)己烷，苯參加反應(yīng)需要電子的物質(zhì)的量與總轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比就是電流效率η。

（1）根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則D作陰極，E作陽(yáng)極，所以A是負(fù)極、B是正極，故答案為：負(fù)極；

（2）該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-=C6H12；

（3）D極收集到新生成的氣體有H2、C6H12；

陽(yáng)極（E極）的電極反應(yīng)式為4OH- -4e-=O2↑+2H2O，生成2.8mol氧氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=2.8mol×4=11.2mol，陰極（D極）的電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-=C6H12、2H++2 e-=H2↑，設(shè)參加反應(yīng)的C6H6、生成H2的物質(zhì)的量分別為x、y，根據(jù)圖中信息及電子得失守恒，可得6x+2y=11.2mol；由于苯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷時(shí)總物質(zhì)的量不變，故收集到混合氣體的物質(zhì)的量為（10mol+y）,則=10%，將兩式聯(lián)立方程組，解得x=1.2mol、y=2mol，因此，通過(guò)此方法儲(chǔ)氫后，共收集到混合氣體的物質(zhì)的量為10mol+2mol=12mol；

（4）該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η==64.3%。