Question

【题目】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：

（1）氢气可用于制备H2O2。已知：

H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1

O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2

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ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。

（2）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。

①容器内气体压强保持不变

②吸收y mol H2只需1 mol MHx

③若降温，该反应的平衡常数增大

④若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)

（3）化工生产的副产物也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。

②c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，，请分析N点c(Na2FeO4)低于最高值的原因：__________。

Answer 1

【答案】 < ① ③ 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。

【解析】（1）已知：①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1

②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2

两反应的ΔS<0，根据ΔG=ΔH-TΔS，因为两个均为自发反应，因此ΔH均小于0，将①+②得：H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH2<0 ；(2) ①、平衡时气体的物质的量不变，压强不变，选项①正确；②、该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx，选项②错误；③、正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应分析移动，平衡常数减小，选项③错误；④、向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，选项④错误；答案选① ③；（3）①电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；②c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，，请分析N点c(Na2FeO4)低于最高值的原因：N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。

点晴：本题考查的知识点较多，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时，要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。