Question

LiBH₄為近年來儲氫材料領域的研究熱點．
（1）反應2LiBH₄═2LiH+2B+3H₂↑，生成22.4L H₂（標準狀況）時，轉移電子的物質的量為

 

mol．
（2）如圖1是2LiBH₄/MgH₂體系放氫焓變示意圖，則：Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=

 

．

（3）采用球磨法制備Al與LiBH₄的復合材料，并對Al-LiBH₄體系與水反應產氫的特性進行下列研究：
①如圖2為25℃水浴時每克不同配比的Al-LiBH₄復合材料與水反應產生H₂體積隨時間變化關系圖．由圖2可知，下列說法正確的是

 

（填字母）．

a．25℃時，純鋁與水不反應
b．25℃時，純LiBH₄與水反應產生氫氣
c．25℃時，Al-LiBH₄復合材料中LiBH₄含量越高，1000s內產生氫氣的體積越大
②如圖3為25℃和75℃時，Al-LiBH₄復合材料[ω（LiBH₄）=25%]與水反應一定時間后產物的X-射線衍射圖譜（X-射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質是否存在，不同晶態(tài)物質出現衍射峰的衍射角不同）．

從如圖3分析，25℃時Al-LiBH₄復合材料中與水完全反應的物質是

 

（填化學式），產生Al（OH）₃的化學方程式為

 

．
（4）如圖4是直接硼氫化鈉-過氧化氫燃料電池示意圖．該電池工作時，正極附近溶液的pH

 

（填“增大”、“減小”或“不變”），負極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,反應熱和焓變,常見化學電源的種類及其工作原理

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（1）反應2LiBH₄═2LiH+2B+3H₂↑，可知生成3mol的氫氣轉移6mol的電子，則生成22.4L H₂（標準狀況）時，也就是產生1mol的氫氣，轉移電子的物質的量為2mol；
（2）應用蓋斯定律，來解答；
（3）①a．因為由圖LiBH₄含量為0時，氫氣的體積為0，故25℃時，純鋁與水不反應，；
b．負一價的氫與正一價的氫發(fā)生歸中反應生成氫氣，LiBH₄+4H₂O=LiB（OH）₄+4H₂↑；
c．由圖可知25℃時，Al-LiBH₄復合材料中LiBH₄含量越高，1000s內產生氫氣的體積越�。�
②如圖3中無LiBH₄，說明與水完全反應，根據質量守恒中的元素守恒，不可能產生氫氧化鋁，所以氫氧化鋁是鋁與水反應得到的；
（4）如圖4正極是陽離子流向的一極，即過氧化鈉所在的一極，發(fā)生還原反應，負一價的氧得電子生成氧負離子，跟水結合成氫氧根離子，溶液的pH增大，負極發(fā)生還原反應，注意是堿性介質．

解答： 解：（1）反應2LiBH₄═2LiH+2B+3H₂↑，可知生成3mol的氫氣轉移6mol的電子，則生成22.4L H₂（標準狀況）時，也就是產生1mol的氫氣，轉移電子的物質的量為2mol，故答案為：2；
（2）由圖可知：2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+2B（s）+MgH₂（s）+3H₂（g）△H=+200 kJ?mol^-1①
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiBH₄（s）+Mg（s））+H₂（g）△H=+76 kJ?mol^-1②
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）△H=+183 kJ?mol^-1③
2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）=2LiH（s）+2B（s）+MgH₂（s）+3H₂（g）△H=+（200-183）kJ?mol^-1④
即：MgB₂（s）+H₂（g）=2B（s）+MgH₂（s）△H=+17 kJ?mol^-1④
所以-④-②得：Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=-（17+76）kJ?mol^-1
故答案為：-93 kJ?mol^-1；
（3）①a．25℃時，純鋁與水不反應，因為由圖LiBH₄含量為0時，氫氣的體積為0，故選；
b．25℃時，純LiBH₄與水反應產生氫氣，負一價的氫與正一價的氫發(fā)生歸中反應生成氫氣，故選；
c．由圖可知25℃時，Al-LiBH₄復合材料中LiBH₄含量越高，1000s內產生氫氣的體積越小，故不選；
故答案為：ab；
②如圖3中無LiBH₄，說明與水完全反應，根據質量守恒中的元素守恒，不可能產生氫氧化鋁，所以氫氧化鋁是鋁與水反應得到的）2Al+6H₂O═2Al（OH）₃+3H₂↑，
故答案為：LiBH₄；2Al+6H₂O═2Al（OH）₃+3H₂↑；
（4）如圖4正極是陽離子流向的一極，即過氧化鈉所在的一極，發(fā)生還原反應，負一價的氧得電子生成氧負離子，跟水結合成氫氧根離子，溶液的pH增大，負極發(fā)生還原反應，注意是堿性介質，電極反應式為：BH₄^--8e^-+8OH^-═BO₂^-+6H₂O，故答案為：增大；BH₄^--8e^-+8OH^-═BO₂^-+6H₂O．

點評：本題考查元素化合物知識，涉及熱化學方程式的書寫，蓋斯定律的應用，電化學知識，綜合性非常強，難度大．