Question

【題目】氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環(huán)節(jié)�；卮鹣铝袉栴}：

（1）氫氣可用于制備H2O2。已知：

H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1

O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2

其中A、B為有機物，兩反應均為自發(fā)反應，則H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。

（2）在恒溫恒容的密閉容器中，某儲氫反應：MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0達到化學平衡。下列有關敘述正確的是________。

①容器內氣體壓強保持不變

②吸收y mol H2只需1 mol MHx

③若降溫，該反應的平衡常數(shù)增大

④若向容器內通入少量氫氣，則v(放氫)>v(吸氫)

（3）化工生產的副產物也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42，鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產生紅褐色物質。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。

①電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因是_______。

②c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，，請分析N點c(Na2FeO4)低于最高值的原因：__________。

Answer 1

【答案】 < ① ③ 防止Na2FeO4與H2反應使產率降低 N點：c(OH-)過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低。

【解析】（1）已知：①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1

②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2

兩反應的ΔS<0，根據ΔG=ΔH-TΔS，因為兩個均為自發(fā)反應，因此ΔH均小于0，將①+②得：H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH2<0 ；(2) ①、平衡時氣體的物質的量不變，壓強不變，選項①正確；②、該反應為可逆反應，吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx，選項②錯誤；③、正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應分析移動，平衡常數(shù)減小，選項③錯誤；④、向容器內通入少量氫氣，相當于增大壓強，平衡正向移動，v(放氫)＜v(吸氫)，選項④錯誤；答案選① ③；（3）①電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因是防止Na2FeO4與H2反應使產率降低；②c( Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，，請分析N點c(Na2FeO4)低于最高值的原因：N點：c(OH-)過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低。

點晴：本題考查的知識點較多，以氫氣利用為線索考查了化學反應中的能量變化、電解原理及其應用、化學平衡的移動及其影響因素等相關知識。在書寫燃料電池電極反應時，要注意掌握一般的書寫方法：①電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子反應的所有規(guī)則；②將兩極反應的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應，總反應減去一極反應即得到另一極反應；③負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物，與溶液的酸堿性有關(如+4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它與H+結合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結合成OH-。本題的易錯點和難點是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析時，要注意從題目中尋找線索并結合反應的特征分析。