Question

【題目】氫能是發(fā)展中的新能源。回答下列問(wèn)題：

（1）氫氣可用于制備綠色氧化劑H2O2。

已知：H2（g）+X（l）＝Y（l） ΔH1

O2（g）+Y（l）＝X（l）+H2O2（l） ΔH2

其中X、Y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ΔH<0，其原因是 。

（2）硼氫化鈉（NaBH4）是一種重要的儲(chǔ)氫載體，能與水反應(yīng)生成NaBO2，且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（3）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物也是氫氣的來(lái)源之一。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe + 2H2O + 2OH－FeO42－ + 3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42－，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若NaOH溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。

已知：Na2FeO4在強(qiáng)堿性條件下能穩(wěn)定存在。

①a為 極（填“正”或“負(fù)”），鐵電極的電極反應(yīng)式為 。

②電解一段時(shí)間后，c （OH－）升高的區(qū)域在 （填“陰極室”或“陽(yáng)極室”）。

③c（Na2FeO4）隨初始c（NaOH）的變化如圖2，

M、N兩點(diǎn)均低于c（Na2FeO4）最高值，請(qǐng)分析原因。M點(diǎn)： ；N點(diǎn)： 。

Answer 1

【答案】（1）ΔH＝ΔH1+ΔH2且ΔH1＜0，ΔH2＜0；

（2）NaBH4+2H2O＝NaBO2+4H2↑；

（3）①負(fù)，e-6e－+8OH－＝FeO42－+4H2O；②陰極室；③M點(diǎn)：c（OH－）低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；N點(diǎn)：c（OH－）過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。

【解析】

試題分析：（1）第一個(gè)反應(yīng)：根據(jù)△G=△H－T△S，此反應(yīng)屬于熵減，△S<0，能夠自發(fā)進(jìn)行，因此△H1<0，第二個(gè)反應(yīng)：此反應(yīng)屬于熵減，△S<0，能夠自發(fā)進(jìn)行，因此△H2<0，△H=△H1＋△H2，因此有△H<0；（2）NaBH4中Na顯＋1價(jià)，B顯＋3價(jià)，H顯－1價(jià)，B的價(jià)態(tài)不變，因此＋1價(jià)H和－1價(jià)H之間的氧化還原反應(yīng)，生成中間價(jià)態(tài)H2，因此反應(yīng)方程式為：NaBH4 + 2H2O＝NaBO2 + 4H2↑；（3）①本實(shí)驗(yàn)制備FeO42－，根據(jù)電解原理，鐵應(yīng)作陽(yáng)極，即b為正極，a為負(fù)極；②陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe－6e－＋8OH－=FeO42－＋4H2O，陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此OH－應(yīng)產(chǎn)生在陰極室；③根據(jù)信息，Na2FeO4在強(qiáng)堿性條件下能穩(wěn)定存在，堿性過(guò)強(qiáng)，鐵電極區(qū)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)（Fe（OH）3），因此M點(diǎn)OH－濃度小，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢 ；N點(diǎn)c（OH－）高，產(chǎn)生氫氧化鐵物質(zhì)。