Question

氢气是一种理想的“绿色能源”，下图为氢能产生与利用的途径:

（1） 氢气是一种________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。上图中 4 个过程中能量转化形式有_______。

A 2 种 B 3 种 C 4 种 D 4 种以上

（2） 电解过程要消耗大量电能，而使用微生物作催化剂在阳光下即可分解

①以上反应的△H₁_____△H₂ （选填“>”、“<”或“=”）。

②电解水一段时间后，若阴极析出 224 mL（标准状况下）气体，则电路在通过的电子_____mol。

（3）已知 H₂O(l)= H₂O(g) △H= +44 kJ/mol，依据右图能量变化写出氢气燃烧生成液态水的热化学方程式_____，若 4 g 氢气燃烧生成液态水时放出的热量是_____kJ。

（4） 氢能利用需要选择合适的储氢材料。一定条件下，如图 B 所示装置可实现有机物的电化学储氢，总反应：2C₇H₈+ H₂O(l) 2C₇H₁₄ + 3O₂(g)电解过程中产生的气体 X 为____。

Answer

可再生 D = 0.02 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 571.6 O2

【解析】

(1)根据图示分析解答；

(2)①焓变只有反应物和生成物总能量的大小有关；

②电解水时，阴极产生氢气，根据得失电子计算；

(3)根据盖斯定律书写热化学方程式及计算；

(4)该实验的目的是储氢，根据反应总反应，得出电解过程中产生的气体X为O2；

(1)氢气是一种可再生资源；由如图1中4个过程，则能量转化形式有太阳能转化成电能，电能与化学能之间的转化，化学能转化成热能，光能等，所以4个过程中能量转化形式有4种以上，故答案选D；

(2)①因为焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关，所以2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H1 ，2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H2，反应物生成物完全相同，所以△H1=△H2；

②电解水时2H2O(1)2H2(g)+O2(g)，阴极产生氢气，产生2mol氢气转移4mol电子，若阴极析出 224 mL(标准状况下)氢气即=0.01mol，则电路在通过的电子0.02mol；

(3)由图象可知①H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=(683.8-925.6) kJ•mol-1=-241.8kJ•mol-1，已知②H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1，利用盖斯定律将①×2-②×2可知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ•mol-1；4 g 氢气即=2mol，根据热化学反应方程式，燃烧生成液态水时放出的热量是571.6kJ；

(4)该实验的目的是储氢，根据反应总反应，得出电解过程中产生的气体X为O2。