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氢气(H2)是最理想的燃料。回答下列问题:


(1)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为___________。
(2)氢气作为燃料的优点是________________(写出一点即可)。目前,氢氧燃料电池已经使用于汽车。若该电池的电解质呈碱性,写出负极电池反应式:_____________;若该电池的电解质呈酸性,写出正极电池反应式:________________。
(3)氢气可制备H2O2。工业上较为成熟的方法是蒽醌法,其原理是:烷基蒽醌与有机溶剂配制成工作溶液,在压力为0.30MPa、温度55~65℃、有催化剂存在的条件下,通入氢气进行氢化,在40~44℃温度下与空气(或氧气)进行逆流氧化,经萃取、再生、精制与浓缩制得质量分数为20%~30%的过氧化氢水溶液产品。上述过程可用以下反应表示:
I.H2(g)+A(l)=B(l) △H1
II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) △H2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H_________(填“>”“<”或“=”)0。
(4)金属氢化物(NaH、MgH2等)是常用的储氢材料,写出MgH2与水反应的化学方程式:__________________。

所属分类: 化学 (免费栏目) 浏览量: 119 次


(1)根据反应前后的能量存在形式分析判断;
(2)根据产生氢气的原料、氢气燃烧产物的性质分析其优点;在氢氧燃料电池中,通入燃料氢气的电极为负极,失去电子,发生氧化反应;正极上,氧气得到电子,发生还原反应,结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式;
(3)根据盖斯定律及反应自发进行的判断依据分析;
(4)金属氢化物电离产生的阳离子、阴离子分别与水电离产生阴离子、阳离子结合,产生新化合物,据此书写反应方程式。
(1) 利用太阳能可以直接分解水制氢,在太阳光照射下发生化学反应水分解产生氢气和氧气,可见物质变化的同时,能量由太阳能转化为化学能储存在物质内;
(2)氢气燃烧放出大量的热,燃烧产物水不会造成环境污染,而且制取氢气的原料是水,原料丰富、易得;在氢氧燃料电池中,通入燃料氢气的电极为负极,失去电子,发生氧化反应,若溶液为碱性,H2失去电子产生的H+与碱性溶液中OH-结合形成H2O,所以负极的电极反应式为:H2-2e-+2OH-=2H2O;在正极上,氧气得到电子,与酸性溶液中的H+结合形成H2O,正极的电极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2O;
(3) I.H2(g)+A(l)=B(l)  △H1 II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)  △H2,根据盖斯定律,将I+II,整理可得H2(g)+O2(g)=H2O2(l),△H=△H1+△H2,由于两个反应均自发进行,△H1<0,△H2<0,每个反应都是熵减的反应,则根据体系自由能公式△G=△H-T△S<0,可知△H=△H1+△H2<0;
(4)MgH2电离产生的Mg2+与水电离产生的OH-结合形成Mg(OH)2,MgH2电离产生的H+结合水电离产生的OH-结合形成H2,反应方程式为:MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2↑。

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