1. 氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料,其水解生氢反应方程式如下。(除非特别说明,本题中反应条件均为25℃,101kPa)

NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH<0

请回答:

(1) 该反应能自发进行的条件是____。 A. 高温 B. 低温 C. 任意温度 D. 无法判断
(2) 该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响,下列措施中可加快反应速率的是____。 A. 升高溶液温度 B. 加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2] C. 加入少量固体硼酸[B(OH)3] D. 增大体系压强
(3) 为加速NaBH4水解,某研究小组开发了一种水溶性催化剂,当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时,测得反应开始时生氢速率v与投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]之间的关系,结果如图1所示。请解释ab段变化的原因

图1 图2

(4) 氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示,正极上的电极反应式是。该电池以3.2A恒定电流工作14分钟,消耗H2体积为0.49L,故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为。[已知:该条件下H2的摩尔体积为24.5L/mol;电荷量q(C)=电流I(A)×时间t(s);NA=6.0×1023 mol1e=1.60×10−19 C。]
(5) 资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式,可以设计能自发进行的多种制备方法,将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知:ΔG是反应的自由能变化量,其计算方法也遵循盖斯定律,可类比ΔH计算方法;当ΔG<0时,反应能自发进行。)

Ⅰ.NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g)                ΔG1=-320kJ/mol

Ⅱ.H2(g)+H2(g)=H2O(l)                                                ΔG2=-240kJ/mol

Ⅲ.Mg(s)+H2(g)=MgO(s)                                                ΔG3=-570kJ/mol

请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法,并注明ΔG。(要求:反应物不超过三种物质;氯原子利用率为100%。)

【考点】
热化学方程式; 电极反应和电池反应方程式; 焓变和熵变; 化学反应速率的影响因素;
【答案】

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实验探究题 普通