Question

【題目】氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�，其開發(fā)利用是科學(xué)家們研究的重要課題。試回答下列問(wèn)題：

(1)與化石燃料相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是_________(至少答出兩點(diǎn))。

(2)與氫氣直接燃燒相比較，設(shè)計(jì)成鎳氫電池可以大大提高能量的轉(zhuǎn)換率，在鎳氫電池充電過(guò)程中儲(chǔ)氫合金（M）吸氫轉(zhuǎn)化為MH2，總反應(yīng)為：xNi(OH)2+MxNiOOH+MHx，試寫出放電過(guò)程中負(fù)極

反應(yīng)式____________。

(3)施萊辛（Sehlesinger）等人提出可用NaBH4與水反應(yīng)制氫氣：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑，已知NaBH4與水反應(yīng)后所得溶液顯堿性，溶液中各離子濃度大小關(guān)系為__________，用離子方程式表示出溶液顯堿性的原因_______________。

(4)在容積均為VL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)相同密閉容器中，分別放入ag的儲(chǔ)氫合金（M）和bmol氫氣發(fā)生如下反應(yīng)：2M(s)+xH2(g)2MHx(s) ΔH<0，三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到1min時(shí)M的質(zhì)量如圖1所示，此時(shí)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________，當(dāng)三個(gè)容器反應(yīng)都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，H2轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是______。

(5)儲(chǔ)氫還可以借助有機(jī)物，如利用乙苯與苯乙烯之間的可逆反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫；

①在恒容密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行乙苯的脫氫實(shí)驗(yàn)。以乙苯起始濃度均為c mol/L測(cè)定乙苯的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如圖2所示。圖中A為乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，B曲線表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過(guò)相同時(shí)間且為達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率。試說(shuō)明隨溫度的升高，曲線B向曲線A逼近的原因__________。

②維持體系總壓恒定，在溫度T時(shí)，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)換率為a，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________（用a等符號(hào)表示）。

Answer 1

【答案】 原料來(lái)源廣；燃燒熱值高；污染�。豢稍偕�等（或其他合理答案給分） MHx ＋xOH-－xe-＝ M＋xH2O c(Na+) > c(BO2-) > c( OH-) > c( H+ ) BO2-+2H2 OH3BO3+OH- Ⅲ T1 溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的時(shí)間縮短(或其他合理答案給分)

【解析】(1)與化石燃料相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是原料來(lái)源廣，燃燒熱值高，污染小，可再生等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式可知放電過(guò)程中負(fù)極是MHx失去電子，則負(fù)極反應(yīng)式為 MHx＋xOH-－xe-＝M＋xH2O。(3)已知NaBH4與水反應(yīng)后所得溶液顯堿性，這說(shuō)明BO2-水解，方程式為：BO2-+2H2OH3BO3+OH-，則溶液中各離子濃度大小關(guān)系為c(Na+) > c(BO2-) > c( OH-) > c( H+ )；(4)該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，M質(zhì)量由小到大依次為：Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，T1中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T2中的狀態(tài)，M質(zhì)量減小，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，說(shuō)明T1未達(dá)平衡狀態(tài)，T2中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T3中的平衡狀態(tài)，M質(zhì)量增大，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明T2可能達(dá)平衡狀態(tài)，一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，若三個(gè)容器內(nèi)的反應(yīng)都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Ⅰ容器溫度最低，所以H2轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T1。(5)①由于溫度升高，反應(yīng)速率加快，從而導(dǎo)致達(dá)到平衡所需的時(shí)間縮短，所以曲線B向曲線A逼近。②根據(jù)方程式可知

起始量 n 0 0

轉(zhuǎn)化量 na na na

平衡量 n-na na na

反應(yīng)前后體積不變，則反應(yīng)后的容積為，所以該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。