Question

10．氫氣是一種理想的“綠色能源”，利用氫能需要選擇合適的儲(chǔ)氫材料．目前正在研究和使用的儲(chǔ)氫材料有鎂系合金、稀土系合金等．
（1）已知：Mg（s）+H₂（g═MgH₂（s）△H=-74.5kJ•mol^-1
Mg₂Ni（s）+2H₂（g═Mg₂NiH₄（s）△H=-64.4kJ•mol^-1
則Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H=+84.6kJ•mol^-1
（2）儲(chǔ)氫材料Mg（AlH₄）₂在110～200℃的反應(yīng)為：Mg（AlH₄）═MgH₂+2Al+3H₂↑．
反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移3mol電子時(shí)，產(chǎn)生的H₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為33.6L．
（3）鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣形成氫化物：LaNi₅（s）+3H₂（g═LaNi₅H₆（s）△H＜0，欲使LaNi₅H₆（s）釋放出氣態(tài)氫，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，可改變的條件是bc（填字母編號(hào)）．
a．增加LaNi₅H₆（s）的量  b．升高溫度    c．減小壓強(qiáng)  d．使用催化劑
（4）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：

①某溫度下，向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷，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==$\frac{27^{4}}{a-b}$mol³•L^-3（用含a、b的代數(shù)式表示）．
②一定條件下，下圖裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫（忽略其它有機(jī)物）．A是電源的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極；電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體F為O₂（填化學(xué)式），電極D上發(fā)生的電極反應(yīng)為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)給出的熱化學(xué)方程式利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式Mg（AlH₄）₂═MgH₂+2Al+3H₂↑計(jì)算；
（3）根據(jù)LaNi₅（s）+3H₂（g）?LaNi₅H₆（s）△H＜0，欲使LaNi₅H₆ （s）釋放出氣態(tài)氫，則平衡向逆向移動(dòng)，據(jù)此分析；
（4）①依據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式解答；
②該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷．

解答 解：（1）①M(fèi)g（s）+H₂（g）═MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ•mol^-1
②Mg₂Ni（s）+2H₂（g）═Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ•mol^-1
Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃
由蓋斯定律②-2×①得到Mg₂Ni（s）+2MgH₂（g）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃ =-64.4KJ/mol-2×（-74.5KJ/mol）=+84.6KJ/mol，則△H₃=+84.6KJ/mol，
故答案為：+84.6；
（2）儲(chǔ)氫材料Mg（AlH₄）₂在110℃-200℃的反應(yīng)為：Mg（AlH₄）₂=MgH₂+2Al+3H₂↑，從方程式可知反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移6mol電子時(shí)生成3mol，所以反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移3mol電子時(shí)產(chǎn)生的H₂的物質(zhì)的量為1.5，生成氫氣33.6L；
故答案為：33.6；
（3）欲使LaNi₅H₆ （s）釋放出氣態(tài)氫，則平衡向逆向移動(dòng)，由LaNi₅（s）+3H₂（g）?LaNi₅H₆（s）△H＜0為氣體減小的放熱反應(yīng)，所以可以升高溫度或降低壓強(qiáng)，平衡向逆向移動(dòng)；
故答案為：bc；
（4）①環(huán)己烷的起始濃度為amol•L^-1，平衡時(shí)苯的濃度為bmol•L^-1，同一容器中各物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)的量濃度之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以根據(jù)方程式知，環(huán)己烷的平衡濃度為（a-b）mol/L，氫氣的濃度為3bmol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{C（C{\;}_{6}H{\;}_{6}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}{C（C{\;}_{6}H{\;}_{12}）}$=$\frac{27^{4}}{a-b}$ mol³•L^-3；
故答案為：$\frac{27^{4}}{a-b}$ mol³•L^-3；
該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，電解池陰極與電源負(fù)極相連，得出電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體F為O₂，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，
故答案為：負(fù)； O₂；C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的移動(dòng)、平衡常數(shù)的計(jì)算及其電解池原理等知識(shí)點(diǎn)，題目難度較大，注意對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解．