氢能是一种重要能源,氢气的制备与储存是研究热点。
Ⅰ.一种电热化学循环制氢的方法如图所示,熔融电解质成分为K2CO3。

500℃时,Fe2O3能与熔融电解质发生反应:Fe2O3+CO2-3 500℃ 2FeO-2+CO2↑,“电化学还原”步骤中,阴极的电极反应式为 FeO-2+3e-+2CO2=Fe+2CO2-3FeO-2+3e-+2CO2=Fe+2CO2-3。
Ⅱ.储氢的研究包括材料吸氢和脱氢的过程。LiBH4和MgH2都是氢容量(单位质量储氢材料储存H2的质量)较大的储氢材料。
(1)LiBH4、MgH2及两者混合制成的复合储氢材料脱氢反应的热化学方程式如下:
2LiBH4(s)=2LiH(s)+2B(s)+3H2(g)ΔH1=+207kJ⋅mol-1
MgH2(s)=Mg(s)+H2(g)ΔH2=+75kJ⋅mol-1
2LiBH4(s)+MgH2(s)=2LiH(s)+MgB2(s)+4H2(g)ΔH3=+184kJ⋅mol-1
①ΔH3<ΔH1+ΔH2的原因是 MgH2(s)分解生成Mg(s)和B(s)为吸热反应MgH2(s)分解生成Mg(s)和B(s)为吸热反应。
②储氢材料脱氢的能量变化如图所示,三种材料中脱氢焓[ΔH(脱氢)]最小的是 复合储氢材料复合储氢材料(填“LiBH4”、“MgH2”或“复合储氢材料”)。

(2)Ti元素有+2、+3、+4等多种价态.向MgH2中添加适量Ti元素后可以加快其释放H2的速率,其机理示意图如图所示。

①图中
表示的微粒是 Ti2+Ti2+(用微粒符号表示)。
②MgH2释放H2速率加快的机理可描述为:H-将电子传递给Ti4+,生成H原子和Ti3+;Mg2+从Ti2+处获得电子,生成Mg原子和Ti3+,H原子结合成H2逸出H-将电子传递给Ti4+,生成H原子和Ti3+;Mg2+从Ti2+处获得电子,生成Mg原子和Ti3+,H原子结合成H2逸出、Mg2++2Ti2+=Mg+2Ti3+、H-+Ti4+=H+Ti3+H-+Ti4+=H+Ti3+(用方程式表示反应机理)。
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【考点】反应热和焓变;原电池与电解池的综合.
【答案】+3e-+2CO2=Fe+2;MgH2(s)分解生成Mg(s)和B(s)为吸热反应;复合储氢材料;Ti2+;H-将电子传递给Ti4+,生成H原子和Ti3+;Mg2+从Ti2+处获得电子,生成Mg原子和Ti3+,H原子结合成H2逸出;H-+Ti4+=H+Ti3+
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【解答】
【点评】
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发布:2024/7/8 8:0:10组卷:49引用:1难度:0.5