Question

【题目】[2016·天津]氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：

（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是 (至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式： 。

（2）氢气可用于制备H2O2。已知：

H2(g)+A(l) B(l) ΔH1

O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l) ΔH2

其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)+O2(g) H2O2(l)的ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。

（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是 。

a．容器内气体压强保持不变

b．吸收y mol H2只需1 mol MHx

c．若降温，该反应的平衡常数增大

d．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)

（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为 。

（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4。同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解一段时间后，c(OH)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为 。

③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因： 。

Answer 1

【答案】（1）污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个) H2+2OH2e2H2O

（2）<

（3）ac

（4）光能转化为化学能

（5）①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低

【解析】本题考查反应热、化学平衡及电化学等，意在考查考生对化学反应原理的运用能力。（1）氢气的来源广且可再生，燃烧生成水，无污染，且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应，在碱性条件下氢气放电生成H2O。

（2）题中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即ΔH1<0、ΔH2<0。根据盖斯定律，将题中两个热化学方程式叠加得：H2(g)+O2(g) H2O2(l) ΔH=ΔH1+ΔH2<0。

（3）达到化学平衡时，气体的物质的量不变，所以容器内气体压强保持不变，a项正确；由于该反应是可逆反应，所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol，b项错误；该反应的平衡常数表达式为K= ，由于该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，c(H2)减小，故K增大，c项正确；向容器内通入少量氢气，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，即v(吸氢)>v(放氢)，d项错误。

（4）太阳能分解水制氢，是光能转化为化学能的过程。

（5）①电解时，阳极反应式为：Fe6e+8OH+4H2O，阴极反应式为：2H2O+2eH2↑+2OH，电解过程中，阳极室消耗OH，c(OH)降低。②根据题意，Na2FeO4易被H2还原，由于阴极产生的气体为H2，若不及时排出，会将Na2FeO4还原，使其产率降低。③根据题意，若碱性较弱，则Na2FeO4稳定性差，且反应慢；若碱性较强，则铁电极区会产生Fe(OH)3或Fe(OH)3分解生成的Fe2O3，所以M点和N点的c(Na2FeO4)均低于最高值。