氫氣是一種理想的綠色清潔能源,氫氣的制取是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。
(1)用氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)作催化劑,利用太陽能熱化學(xué)循環(huán)分解H2O可制H2。
①氧缺位鐵酸銅通過兩步反應(yīng)分解水制氫。已知第二步反應(yīng)為:2CuFe2O4═2CuFe2O4-x+xO2↑,則第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑,CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑,。
②CuFe2O4可用電化學(xué)方法得到,其原理如圖所示,則陽極的電極反應(yīng)式為 Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4。
(2)可利用FeO/Fe3O4之間的相互轉(zhuǎn)化,來裂解水制取氫氣,其制氫流程如圖所示。該工藝制氫的總反應(yīng)為C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g),對比水和碳在高溫下直接接觸反應(yīng)制氫,分析該工藝制氫的最大優(yōu)點是 可以直接得到純凈的H2,避免復(fù)雜的分離步驟,節(jié)約成本可以直接得到純凈的H2,避免復(fù)雜的分離步驟,節(jié)約成本。

(3)硼氫化鈉(NaBH4)的強堿溶液在催化劑作用下與水反應(yīng)可獲取氫氣,其可能反應(yīng)機理如圖所示。已知:常溫下,NaB(OH)4在水中的溶解度不大,易以NaBO2形式結(jié)晶析出。
①如圖所示的最后一個步驟反應(yīng)機理可描述為 2H3BO3+2H2O+2e-=2B(OH)4-+H2↑2H3BO3+2H2O+2e-=2B(OH)4-+H2↑。
②若用D2O代替H2O,依據(jù)反應(yīng)機理,則反應(yīng)后生成的氣體中含有 H2、D2、HDH2、D2、HD。
③其他條件相同時,測得平均每克催化劑使用量下,NaBH4的濃度和放氫速率的變化關(guān)系如圖所示。隨著NaBH4濃度的增大,放氫速率先增大后減小,其原因可能是 BH-4濃度過大,會與催化劑反應(yīng)從而使催化劑活性降低BH-4濃度過大,會與催化劑反應(yīng)從而使催化劑活性降低。

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【考點】原電池與電解池的綜合.
【答案】CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑,;Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4;可以直接得到純凈的H2,避免復(fù)雜的分離步驟,節(jié)約成本;2H3BO3+2H2O+2e-=2B(OH)4-+H2↑;H2、D2、HD;濃度過大,會與催化劑反應(yīng)從而使催化劑活性降低
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:34引用:2難度:0.6
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