Question

【題目】氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關鍵技術，是當前關注的熱點之一。

（1） 可逆反應N2+3H22NH3是工業上合成氨的重要反應

根據圖1請寫出合成氨的熱化學方程式：_______________（熱量用E1、E2或E3表示）。

（2）LiAlH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應達到LiAlO2和氫氣，該反應消耗1mol LiAlH4時轉移的電子數目為__________。

（3）氮化鋰是非常有前途的儲氫材料，其在氫氣中加熱中加熱時可得到氨基鋰（LiNH2），其反應的化學方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化產物為_________（填化學式）,在270℃時，該反應可逆向發生放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達Li3N質量的_________%（精確到0.1）。

（4）LiFePO4新型鋰離子動力電池以其獨特的優勢成為奧運會綠色能源的新寵，已知電池放電時總反應式為FePO4+Li═LiFePO4 ，電池正極反應為____________________。

（5）一定條件下，如圖所示裝置可實現有機物的電化學儲氫（忽略其它有機物）。

①導線中電子移動方向為____________。（用A、D表示）

②生成目標產物的電極反應式為__________________________。

③該儲氫裝置的電流效率＝__________________________。

（＝×100%，計算結果保留小數點后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）反應物的總能量高于生成物總能量，反應是放熱反應，反應的熱化學方程式為N2（g）+3H2g）2NH3（g） △H=2（E1-E3）kJ·L-1。

（2）LiAlH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應達到LiAlO2和氫氣，反應前后Al元素的化合價不變，則反應前后Al元素的化合價均是＋3價，因此反應前LiAlH4中氫元素的化合價是－1價，水中氫元素的化合價是＋1價，LiAlH4中氫元素的化合價從－1價升高到0價，因此該反應消耗1mol LiAlH4時轉移的電子數目為4NA或2.408×1024。

（3）氫氣中氫元素的化合價部分升高到＋1價，部分降低到－1價，所以氧化產物為LiNH2；該反應中，反應掉2mol氫氣，同時消耗1mol氮化鋰，所以儲存氫氣最多可達Li3N質量的：4/35×100%≈11.4%；

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

（5）①苯生成環戊烷屬于得氫反應，因此是還原反應，即電極D是陰極，電極E是陽極，因此導線中電子的流動方向是A→D。②苯得到電子生成環戊烷是目標產物，由于存在質子交換膜，所以氫離子向陰極移動，則電極反應式為C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。③陽極生成2.8mol氣體，該氣體應該是陽極OH－放電生成的氧氣，則轉移電子的物質的量＝2.8mol×4＝11.2mol。反應前苯是2.4mol，反應后苯是1.2mol，則消耗苯是1.2mol，根據電極反應式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到電子是7.2mol，因此儲氫裝置的電流效率＝×100%＝64.3%。