Question

【題目】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） 可逆反應(yīng)N2+3H22NH3是工業(yè)上合成氨的重要反應(yīng)

根據(jù)圖1請(qǐng)寫(xiě)出合成氨的熱化學(xué)方程式：_______________（熱量用E1、E2或E3表示）。

（2）LiAlH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體，能與水反應(yīng)達(dá)到LiAlO2和氫氣，該反應(yīng)消耗1mol LiAlH4時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_(kāi)_________。

（3）氮化鋰是非常有前途的儲(chǔ)氫材料，其在氫氣中加熱中加熱時(shí)可得到氨基鋰（LiNH2），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化產(chǎn)物為_________（填化學(xué)式）,在270℃時(shí)，該反應(yīng)可逆向發(fā)生放出H2，因而氮化鋰可作為儲(chǔ)氫材料，儲(chǔ)存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的_________%（精確到0.1）。

（4）LiFePO4新型鋰離子動(dòng)力電池以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為奧運(yùn)會(huì)綠色能源的新寵，已知電池放電時(shí)總反應(yīng)式為FePO4+Li═LiFePO4 ，電池正極反應(yīng)為_(kāi)___________________。

（5）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（忽略其它有機(jī)物）。

①導(dǎo)線(xiàn)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＝__________________________。

（＝×100%，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位）

Answer 1

【答案】⑴N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1（2分）

（2）4NA或2.408×1024 （2分）

（3）LiNH2（2分） 11.4 （2分）

（4）FePO4+ Li ++e-=LiFePO4 （2分）

（5）①A→D （2分）②C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 （2分）③64.3%

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1。

（2）LiAlH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體，能與水反應(yīng)達(dá)到LiAlO2和氫氣，反應(yīng)前后Al元素的化合價(jià)不變，則反應(yīng)前后Al元素的化合價(jià)均是＋3價(jià)，因此反應(yīng)前LiAlH4中氫元素的化合價(jià)是－1價(jià)，水中氫元素的化合價(jià)是＋1價(jià)，LiAlH4中氫元素的化合價(jià)從－1價(jià)升高到0價(jià)，因此該反應(yīng)消耗1mol LiAlH4時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為4NA或2.408×1024。

（3）氫氣中氫元素的化合價(jià)部分升高到＋1價(jià)，部分降低到－1價(jià)，所以氧化產(chǎn)物為LiNH2；該反應(yīng)中，反應(yīng)掉2mol氫氣，同時(shí)消耗1mol氮化鋰，所以?xún)?chǔ)存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的：4/35×100%≈11.4%；

（4）已知電池放電時(shí)總反應(yīng)式為FePO4+Li═LiFePO4，因此電池正極反應(yīng)為FePO4+ Li ++e-=LiFePO4；

（5）①苯生成環(huán)戊烷屬于得氫反應(yīng)，因此是還原反應(yīng)，即電極D是陰極，電極E是陽(yáng)極，因此導(dǎo)線(xiàn)中電子的流動(dòng)方向是A→D。②苯得到電子生成環(huán)戊烷是目標(biāo)產(chǎn)物，由于存在質(zhì)子交換膜，所以氫離子向陰極移動(dòng)，則電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。③陽(yáng)極生成2.8mol氣體，該氣體應(yīng)該是陽(yáng)極OH－放電生成的氧氣，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝2.8mol×4＝11.2mol。反應(yīng)前苯是2.4mol，反應(yīng)后苯是1.2mol，則消耗苯是1.2mol，根據(jù)電極反應(yīng)式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到電子是7.2mol，因此儲(chǔ)氫裝置的電流效率＝×100%＝64.3%。