Question

2．氫是一種清潔的可再生能源．
（1）已知：

化學鍵	H-H（g）	H-O（g）	O≡O（g）
鍵能（KJ/mol）	436	463	496

若1g水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時放出2.4KJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ/mol．
（2）氫的穩(wěn)定存儲是氫能源發(fā)展的關鍵．固態(tài)合金具有較強的吸附氫原子能力，其原理可表示為（以M代表固態(tài)合金）：2M（s）+xH₂（g） $?_{釋放}^{存儲}$2MH_x（s）△H＜0
①有利于氫氣存儲的條件為低溫，高壓；
②該反應的平衡常數(shù)的表達式為$K=\frac{1}{{{c^x}（{H_2}）}}$；
③達平衡后保持恒溫恒壓下增加氫氣的量，該平衡向右移動（填“向左”、“向右”、或“不”）
（3）儲氫合金可做二次電池的電極，其工作原理為：xNi（OH）₂+M$?_{放電}^{充電}$MH_x+xNiOOH．裝置如圖所示：
①a為電源的負極；
②寫出充電時陰極反應式xH₂O+xe^-+M=MH_x+xOH^-；
③以該電池做電源電解飽和NaCl溶液，當手機到標準狀況下11.2LH₂時，儲氫合金理論上釋放出1g氫，此時有1molOH^-由B向A（填“A”或“B”）移動．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是指在101KP時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量；
（2）①有利于儲存氫氣即將游離態(tài)的氫氣轉化為化合態(tài)，即使平衡向正反應方向進行；
②化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
③根據(jù)濃度對化學平衡移動的影響來回答；
（3）①Ni（OH）₂中的O元素由-2價升高到-1價，作還原劑發(fā)生氧化反應，作電解池的陽極，陽極與電源相連的是正極，故M為陰極，與電源相連的是負極；
②由①分析得陰極材料為M，得電子發(fā)生還原反應，據(jù)此書寫電極方程式；
③m=nM進行計算，據(jù)得失電子守恒計算；陰離子移向陽極．

解答 解：（1）在反應H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）中，斷裂1molH-H鍵，$\frac{1}{2}$molO≡0鍵共吸收的能量為1×436kJ+$\frac{1}{2}×$496kJ=684kJ，生成1molH₂O，共形成2molO-H鍵，放出的能量為2×463kJ=926kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應為放熱反應，放出的熱量為926kJ-684kJ=242kJ，O₂與H₂反應生成H₂O（g）的熱化學方程式為，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ•mol^-1①，1g水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時放出2.4KJ熱量，則18g水蒸氣即1mol變?yōu)橐簯B(tài)水時放出43.2KJ熱量，故熱化學方程式為H₂O（g）=H₂O（l）△H=-43.2kJ•mol^-1②，①+②得，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ•mol^-1，故氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.2kJ/mol；
（2）①有利于儲存氫氣即將游離態(tài)的氫氣轉化為化合態(tài)，即使平衡向正反應方向進行，正反應是放熱反應是氣體體積減小的反應，故為低溫，高壓，能使平衡向正反應方向進行，
故答案為：低溫，高壓；　　　　　　　
②化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，故：
可逆反應2M（s）+xH₂（g） $?_{釋放}^{存儲}$2MH_x（s） 的平衡常數(shù)$K=\frac{1}{{{c^x}（{H_2}）}}$，
故答案為：$K=\frac{1}{{{c^x}（{H_2}）}}$； 
③平衡后加入一定量氫氣，氫氣濃度增大，正反應速率增大，平衡向右移動，
故答案為：向右；
（3）①Ni（OH）₂中的O元素由-2價升高到-1價，作還原劑發(fā)生氧化反應，作電解池的陽極，陽極與電源相連的是正極，故M為陰極，與電源相連的是負極，
故答案為：負；
②由①分析得陰極材料為M，得電子發(fā)生還原反應，故電極方程式為xH₂O+xe^-+M=MH_x+xOH^-，
故答案為：xH₂O+xe^-+M=MH_x+xOH^-；
③m=nM=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}×2g/mol$=1g；生成1molH₂轉移2mol電子，則生成1gH₂即0.5mol，轉移1mol電子，根據(jù)得失電子守恒，即M得到1mol電子，故電極方程式為H₂O+e^-+M=MH+OH^-，則生成1molOH^-；陰離子移向陽極，故由B到A，
故答案為：1；1；B；A．

點評 本題考查燃燒熱化學方程式的書寫，平衡移動的判斷，電極方程式的書寫，平衡常數(shù)的計算等，本題難度中等．