(14分)氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關鍵技術,是當前關注的熱點之一。(1)氫氣是清潔能源
來源:新能源網
時間:2024-08-17 09:12:01
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(14分)氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關鍵技術,是當前關注的熱點之一。(1)氫氣是清潔能源【專家解說】:(1)水或H 2 O (2)NaBH 4 +2H 2 O=NaBO
【專家解說】:(1)水或H 2 O (2)NaBH 4 +2H 2 O=NaBO 2 +4H 2 ↑;4N A 或2.408×10 24
(3) mol 3 /L 3 (4)①A→D ②C 6 H 6 +6H + +6e - =C 6 H 12 ③64.3%
試題分析:(1)氫氣的燃燒產物是水。
(2)反應前后B元素的化合價不變,則反應前后B元素的化合價均是+3價,因此反應前NaBH 4 中氫元素的化合價是-1價。水中氫元素的化合價是+1價,因此反應中還有氫氣生成,則反應的化學方程式為NaBH 4 +2H 2 O=NaBO 2 +4H 2 ↑。NaBH 4 中氫元素的化合價從-1價升高到0價,因此1molNaBH 4 在反應中失去4mol電子,其數(shù)目是4N A 或2.408×10 24 。
(3)平衡時苯的濃度是b mol/L,則根據(jù)反應的方程式可知消耗環(huán)戊烷的濃度是b mol/L,生成氫氣的濃度是3 b mol/L,,平衡時環(huán)戊烷的濃度為(a-b)mol/L。由于化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,則該溫度下反應的平衡常數(shù)為 = mol 3 /L 3 。
(4)①苯生成環(huán)戊烷屬于得氫反應,因此是還原反應,即電極D是陰極,電極E是陽極,因此導線中電子的流動方向是A→D。
②苯得到電子生成環(huán)戊烷是目標產物,由于存在質子交換膜,所以氫離子向陰極移動,則電極反應式為C 6 H 6 +6H + +6e - =C 6 H 12 。
③陽極生成2.8mol氣體,該氣體應該是陽極OH - 放電生成的氧氣,則轉移電子的物質的量=2.8mol×4=11.2mol。設陰極消耗苯的物質的量是xmol,則同時生成 xmol環(huán)戊烷,根據(jù)電極反應式C 6 H 6 +6H + +6e - =C 6 H 12 可知得到電子是6xmol,根據(jù)電子守恒可知,陰極生成氫氣是 =5.6mol-3xmol,所以 =0.1,解得x=1.2,因此儲氫裝置的電流效率= ×100%=64.3%。
(3) mol 3 /L 3 (4)①A→D ②C 6 H 6 +6H + +6e - =C 6 H 12 ③64.3%
試題分析:(1)氫氣的燃燒產物是水。
(2)反應前后B元素的化合價不變,則反應前后B元素的化合價均是+3價,因此反應前NaBH 4 中氫元素的化合價是-1價。水中氫元素的化合價是+1價,因此反應中還有氫氣生成,則反應的化學方程式為NaBH 4 +2H 2 O=NaBO 2 +4H 2 ↑。NaBH 4 中氫元素的化合價從-1價升高到0價,因此1molNaBH 4 在反應中失去4mol電子,其數(shù)目是4N A 或2.408×10 24 。
(3)平衡時苯的濃度是b mol/L,則根據(jù)反應的方程式可知消耗環(huán)戊烷的濃度是b mol/L,生成氫氣的濃度是3 b mol/L,,平衡時環(huán)戊烷的濃度為(a-b)mol/L。由于化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,則該溫度下反應的平衡常數(shù)為 = mol 3 /L 3 。
(4)①苯生成環(huán)戊烷屬于得氫反應,因此是還原反應,即電極D是陰極,電極E是陽極,因此導線中電子的流動方向是A→D。
②苯得到電子生成環(huán)戊烷是目標產物,由于存在質子交換膜,所以氫離子向陰極移動,則電極反應式為C 6 H 6 +6H + +6e - =C 6 H 12 。
③陽極生成2.8mol氣體,該氣體應該是陽極OH - 放電生成的氧氣,則轉移電子的物質的量=2.8mol×4=11.2mol。設陰極消耗苯的物質的量是xmol,則同時生成 xmol環(huán)戊烷,根據(jù)電極反應式C 6 H 6 +6H + +6e - =C 6 H 12 可知得到電子是6xmol,根據(jù)電子守恒可知,陰極生成氫氣是 =5.6mol-3xmol,所以 =0.1,解得x=1.2,因此儲氫裝置的電流效率= ×100%=64.3%。
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