Question

3．硼氢化钠（NaBH₄）具有优良的还原性，能将醛，酮等还原为醇，在水溶液中能还原Au⁺、Fe²⁺等离子，也是优良的储氢材料．
（1）已知：B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1-1
2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1
则2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g）△H=a+bkJ•mol^-1（用含a，b的代数式表示）
（2）硼氢化钠，似乎是在未来的氢经济背景下的一种很有前途的燃料．国外科学家设计的以太阳能为动力的循环燃料电池如图：

①图中循环物质除水外还有NaBH₄、NaBO₂（填化学式）
②电解时阳极的电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
③直接硼燃料电池负极的电极反应式为BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O
④制氢装置中产生H₂的化学方程式为NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑．

Answer 1

分析 （1）已知：①B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1；②2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1，将①+②可得反应2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g），根据盖斯定律求得△H；
（2）①根据图可知在直接燃料电池中消耗了NaBH₄而产生了NaBO₂，同时在制氢装置中也是消耗NaBH₄生成NaBO₂，而在太阳能电池的作用下电解NaBO₂又得到NaBH₄，据此判断可以循环利用的物质；
②电解时阳极上是氢氧根离子失电子发生还原反应生成氧气；
③直接硼燃料电池负极是NaBH₄发生氧化反应生成NaBO₂，据此书写负极电极反应式；
④根据图示可知，制氢装置中NaBH₄为反应物，生成物为NaBO₂和H₂，根据元素守恒可书写化学方程式．

解答 解：（1）已知：①B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1；②2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1，将①+②可得反应2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g），根据盖斯定律可知，△H=（a+b）kJ•mol^-1，
故答案为：a+b；
（2）①根据图可知在直接燃料电池中消耗了NaBH₄而产生了NaBO₂，同时在制氢装置中也是消耗NaBH₄生成NaBO₂，而在太阳能电池的作用下电解NaBO₂又得到NaBH₄，所以可以循环利用的物质是NaBH₄、NaBO₂，
故答案为：NaBH₄、NaBO₂；
②电解时阳极上是氢氧根离子失电子发生还原反应生成氧气，电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
③直接硼燃料电池负极是NaBH₄发生氧化反应生成NaBO₂，负极电极反应式为BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O，
故答案为：BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O；
④根据图示可知，制氢装置中NaBH₄为反应物，生成物为NaBO₂和H₂，反应的化学方程式为NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑，
故答案为：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑．

点评 本题考查反应热、电化学知识，明确盖斯定律及图示原理是解答本题的关键，题目难度中等，注意电化学知识的灵活运用．