Question

氫能是重要的新能源。儲(chǔ)氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

(1)氫氣是清潔燃料，其燃燒產(chǎn)物為_(kāi)_______。

(2)NaBH₄是一種重要的儲(chǔ)氫載體，能與水反應(yīng)得到NaBO₂，且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________，反應(yīng)消耗1 mol NaBH₄時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_(kāi)_______。

(3)儲(chǔ)氫還可借助有機(jī)物，如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫：                      

 (g)       (g)＋3H₂(g)。

在某溫度下，向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷，其起始濃度為a mol·L^－1，平衡時(shí)苯的濃度為b mol·L^－1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。

(4)一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽略其他有機(jī)物)。

①導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_______。(用A、D表示)

②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。

③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η＝____________________。(η＝×100%，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位)

Answer 1

[答案]　(1)H₂O

(2)NaBH₄＋2H₂O===NaBO₂＋4H₂↑　

4N_A或2.408×10²⁴

(3) mol³·L^－3

(4)①A→D�、贑₆H₆＋6H^＋＋6e^－===C₆H₁₂　③64.3%[解析] (2)B元素反應(yīng)前后化合價(jià)不變，則依反應(yīng)生成物是NaBO₂可知，反應(yīng)前NaBH₄中B的化合價(jià)也是＋3價(jià)，則H為－1價(jià)，水中氫元素化合價(jià)為＋1價(jià)，發(fā)生歸中反應(yīng)生成氫氣；根據(jù)氫元素化合價(jià)可確定失去電子數(shù)。(3)根據(jù)化學(xué)方程式可知，生成H₂為3b mol/L，消耗環(huán)戊烷b mol/L，則平衡時(shí)環(huán)戊烷為(a－b) mol/L，進(jìn)而列式確定平衡常數(shù)。(4)①苯生成環(huán)戊烷是得氫反應(yīng)，為還原反應(yīng)，即電極D是陰極，電極E是陽(yáng)極，導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向A→D；②目標(biāo)產(chǎn)物是環(huán)戊烷，氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜向陰極移動(dòng)，則電極反應(yīng)式為C₆H₆＋6H^＋＋6e^－===C₆H₁₂；③陽(yáng)極生成2.8 mol氣體，該氣體是OH^－在陽(yáng)極放電產(chǎn)生的氧氣，轉(zhuǎn)移電子11.2 mol；設(shè)陰極消耗苯的物質(zhì)的量是x mol，同時(shí)生成x mol環(huán)戊烷，依電極反應(yīng)式可知轉(zhuǎn)移的電子為6x mol，則根據(jù)電子守恒知，同時(shí)生成氫氣是(11.2 mol－6x mol)÷2＝5.6 mol－3x mol；依據(jù)混合氣體成分可列式 ＝10%，解得x＝1.2，因此儲(chǔ)氫裝置的電流效率為＝64.3%。