Question

（14分）氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。（1）氢气是清洁能源

（14分）氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。（1）氢气是清洁能源，其燃烧产物为__________。（2）NaBH 4 是一种重要的储氢载体，能与水反应达到NaBO 2 ，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为___________，反应消耗1mol NaBH 4 时转移的电子数目为__________。（3）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢： 。某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为a mol/L，平衡时苯的浓度为bmol/L，该反应的平衡常数K＝_____。（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。 ①导线中电子移动方向为____________。②生成目标产物的电极反应式为_________。③该储氢装置的电流效率 ＝_____（ ＝ ×100%，计算结果保留小数点后1位）

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Answer 1

（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%

试题分析：（1）氢气的燃烧产物是水。 （2）反应前后B元素的化合价不变，则反应前后B元素的化合价均是＋3价，因此反应前NaBH 4 中氢元素的化合价是－1价。水中氢元素的化合价是＋1价，因此反应中还有氢气生成，则反应的化学方程式为NaBH 4 ＋2H 2 O=NaBO 2 ＋4H 2 ↑。NaBH 4 中氢元素的化合价从－1价升高到0价，因此1molNaBH 4 在反应中失去4mol电子，其数目是4N A 或2.408×10 24 。 （3）平衡时苯的浓度是b mol/L，则根据反应的方程式可知消耗环戊烷的浓度是b mol/L，生成氢气的浓度是3 b mol/L，，平衡时环戊烷的浓度为（a－b）mol/L。由于化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则该温度下反应的平衡常数为 ＝ mol 3 /L 3 。 （4）①苯生成环戊烷属于得氢反应，因此是还原反应，即电极D是阴极，电极E是阳极，因此导线中电子的流动方向是A→D。 ②苯得到电子生成环戊烷是目标产物，由于存在质子交换膜，所以氢离子向阴极移动，则电极反应式为C 6 H 6 ＋6H ＋ ＋6e － ＝C 6 H 12 。 ③阳极生成2.8mol气体，该气体应该是阳极OH － 放电生成的氧气，则转移电子的物质的量＝2.8mol×4＝11.2mol。设阴极消耗苯的物质的量是xmol，则同时生成 xmol环戊烷，根据电极反应式C 6 H 6 ＋6H ＋ ＋6e － ＝C 6 H 12 可知得到电子是6xmol，根据电子守恒可知，阴极生成氢气是 ＝5.6mol－3xmol，所以  ＝0.1，解得x＝1.2，因此储氢装置的电流效率＝ ×100%＝64.3%。