Question

11．氢在地球上主要以化合态的形式存在，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，属于二次能源．工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢，煤炭气化制氢，重油及天然气水蒸气催化制氢等．氢气是一种理想的绿色能源，如图1为氢能产生和利用的途径：

（1）图1的四个过程中能量转化形式有D
A．2种  B.3种  C.4种  D.4种以上
（2）电解过程要消耗大量的电能，而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水．
2H₂O（1）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂（g）+O₂（g）△H ₁      2H₂O（1）$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化剂}$2H₂（g）+O₂（g）△H₂   
以上反应的△H₁=△H₂（选填“＜”、“＞”或“=”）
（3）已知H₂O（l）→H₂O（g）△H=+44kJ．mol^-1，依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1
（4）氢能利用需要选择合适的储氢材料．
①NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑
②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物：LaNi₃（s）+3H₂（g）═LaNi₃H₆（s）△H＜0，欲使LaNi₃H₆（s）释放出气态氢，根据平衡移动的原理，可改变的条件之一是升高温度或降低压强
③一定条件下，如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢，使C₇H₈转化为C₇H₁₄，则电解过程中产生的气体X 为O₂，电极A上发生的电极反应式为C₇H₈+6H⁺+6e^-═C₇H₁₄．

Answer 1

分析 （1）根据如图1中4个过程中能量转化形式分析；
（2）根据焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关来分析；
（3）由图象可知H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol^-1，结合H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1利用盖斯定律进行计算；
（4）①NaBH₄与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，H元素化合价由-1价、+1价变为0价，结合转移电子守恒配平方程式；
②根据LaNi₅（s）+3H₂（g）?LaNi₅H₆（s）△H＜0，欲使LaNi₅H₆ （s）释放出气态氢，则平衡向逆向移动，据此分析；
③该实验的目的是储氢，根据反应总反应，得出电解过程中产生的气体X为O₂；电极A上发生的反应C₇H₈得电子和氢离子生成C₇H₁₄．

解答 解：（1）由如图1中4个过程，则能量转化形式有太阳能转化成电能，电能与化学能之间的转化，化学能转化成热能，光能等，所以4个过程中能量转化形式有4种以上，故选：D；
（2）因为焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关，所以2H₂O（1）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂（g）+O₂（g）△H₁ 2H₂O（1）$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化剂}$2H₂（g）+O₂（g）△H₂，反应物生成物完全相同，所以△H₁=△H₂；
故答案为：=；
（3）由图象可知①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol^-1，
已知②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1，
利用盖斯定律将①×2-②×2可知2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1，
故答案为：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1；
（4）①NaBH₄与水发生氧化还原反应生成NaBO₂和H₂，化学方程式为：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
故答案为：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
②欲使LaNi₅H₆ （s）释放出气态氢，则平衡向逆向移动，由LaNi₅（s）+3H₂（g）?LaNi₅H₆（s）△H＜0为气体减小的放热反应，所以可以升高温度或降低压强，平衡向逆向移动；故答案为：升高温度或降低压强；
③该实验的目的是储氢，根据反应总反应，得出电解过程中产生的气体X为O₂；电极A上发生的反应C₇H₈得电子和氢离子生成C₇H₁₄，反应式为 C₇H₈+6H⁺+6e^-═C₇H₁₄；故答案为：O₂；C₇H₈+6H⁺+6e^-═C₇H₁₄．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡及其电解池原理等知识点，根据化学平衡移动原理、电解原理等知识点来分析解答，难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．