Question

【題目】氫氣(H2)是最理想的燃料�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)利用太陽(yáng)能直接分解水制氫，是最具吸引力的制氫途徑，其能量轉(zhuǎn)化形式為___________。

(2)氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是________________(寫(xiě)出一點(diǎn)即可)。目前，氫氧燃料電池已經(jīng)使用于汽車(chē)。若該電池的電解質(zhì)呈堿性，寫(xiě)出負(fù)極電池反應(yīng)式：_____________；若該電池的電解質(zhì)呈酸性，寫(xiě)出正極電池反應(yīng)式：________________。

(3)氫氣可制備H2O2。工業(yè)上較為成熟的方法是蒽醌法，其原理是：烷基蒽醌與有機(jī)溶劑配制成工作溶液，在壓力為0.30MPa、溫度55～65℃、有催化劑存在的條件下，通入氫氣進(jìn)行氫化，在40～44℃溫度下與空氣(或氧氣)進(jìn)行逆流氧化，經(jīng)萃取、再生、精制與濃縮制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%的過(guò)氧化氫水溶液產(chǎn)品。上述過(guò)程可用以下反應(yīng)表示：

I.H2(g)+A(l)=B(l) △H1

II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) △H2

其中A、B為有機(jī)物，兩反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)，則H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H_________(填“>”“<”或“=”)0。

(4)金屬氫化物(NaH、MgH2等)是常用的儲(chǔ)氫材料，寫(xiě)出MgH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。

Answer 1

【答案】太陽(yáng)能(光能)轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 無(wú)污染 H2-2e-+2OH-=2H2O O2+4e-+4H+=2H2O < MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2↑

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)前后的能量存在形式分析判斷；

(2)根據(jù)產(chǎn)生氫氣的原料、氫氣燃燒產(chǎn)物的性質(zhì)分析其優(yōu)點(diǎn)；在氫氧燃料電池中，通入燃料氫氣的電極為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極上，氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；

(3)根據(jù)蓋斯定律及反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)分析；

(4)金屬氫化物電離產(chǎn)生的陽(yáng)離子、陰離子分別與水電離產(chǎn)生陰離子、陽(yáng)離子結(jié)合，產(chǎn)生新化合物，據(jù)此書(shū)寫(xiě)反應(yīng)方程式。

(1) 利用太陽(yáng)能可以直接分解水制氫，在太陽(yáng)光照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，可見(jiàn)物質(zhì)變化的同時(shí)，能量由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在物質(zhì)內(nèi)；

(2)氫氣燃燒放出大量的熱，燃燒產(chǎn)物水不會(huì)造成環(huán)境污染，而且制取氫氣的原料是水，原料豐富、易得；在氫氧燃料電池中，通入燃料氫氣的電極為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，若溶液為堿性，H2失去電子產(chǎn)生的H+與堿性溶液中OH-結(jié)合形成H2O，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為：H2-2e-+2OH-=2H2O；在正極上，氧氣得到電子，與酸性溶液中的H+結(jié)合形成H2O，正極的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O；

(3) I.H2(g)+A(l)=B(l) △H1 II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) △H2，根據(jù)蓋斯定律，將I+II，整理可得H2(g)+O2(g)=H2O2(l)，△H=△H1+△H2，由于兩個(gè)反應(yīng)均自發(fā)進(jìn)行，△H1<0，△H2<0，每個(gè)反應(yīng)都是熵減的反應(yīng)，則根據(jù)體系自由能公式△G=△H-T△S<0，可知△H=△H1+△H2<0；

(4)MgH2電離產(chǎn)生的Mg2+與水電離產(chǎn)生的OH-結(jié)合形成Mg(OH)2，MgH2電離產(chǎn)生的H+結(jié)合水電離產(chǎn)生的OH-結(jié)合形成H2，反應(yīng)方程式為：MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2↑。