Question

【題目】氫氣是一種理想的“綠色能源”，下圖為氫能產生與利用的途徑:

（1） 氫氣是一種________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。上圖中 4 個過程中能量轉化形式有_______。

A 2 種 B 3 種 C 4 種 D 4 種以上

（2） 電解過程要消耗大量電能，而使用微生物作催化劑在陽光下即可分解

①以上反應的△H1_____△H2 （選填“>”、“<”或“=”）。

②電解水一段時間后，若陰極析出 224 mL（標準狀況下）氣體，則電路在通過的電子_____mol。

（3）已知 H2O(l)= H2O(g) △H= +44 kJ/mol，依據右圖能量變化寫出氫氣燃燒生成液態水的熱化學方程式_____，若 4 g 氫氣燃燒生成液態水時放出的熱量是_____kJ。

（4） 氫能利用需要選擇合適的儲氫材料。一定條件下，如圖 B 所示裝置可實現有機物的電化學儲氫，總反應：2C7H8+ H2O(l) 2C7H14 + 3O2(g)電解過程中產生的氣體 X 為____。

Answer 1

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

【解析】

(1)根據圖示分析解答；

(2)①焓變只有反應物和生成物總能量的大小有關；

②電解水時，陰極產生氫氣，根據得失電子計算；

(3)根據蓋斯定律書寫熱化學方程式及計算；

(4)該實驗的目的是儲氫，根據反應總反應，得出電解過程中產生的氣體X為O2；

(1)氫氣是一種可再生資源；由如圖1中4個過程，則能量轉化形式有太陽能轉化成電能，電能與化學能之間的轉化，化學能轉化成熱能，光能等，所以4個過程中能量轉化形式有4種以上，故答案選D；

(2)①因為焓變只與反應物和生成物的狀態及其系數有關，所以2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H1 ，2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H2，反應物生成物完全相同，所以△H1=△H2；

②電解水時2H2O(1)2H2(g)+O2(g)，陰極產生氫氣，產生2mol氫氣轉移4mol電子，若陰極析出 224 mL(標準狀況下)氫氣即=0.01mol，則電路在通過的電子0.02mol；

(3)由圖象可知①H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=(683.8-925.6) kJmol-1=-241.8kJmol-1，已知②H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJmol-1，利用蓋斯定律將①×2-②×2可知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJmol-1；4 g 氫氣即=2mol，根據熱化學反應方程式，燃燒生成液態水時放出的熱量是571.6kJ；

(4)該實驗的目的是儲氫，根據反應總反應，得出電解過程中產生的氣體X為O2。