Question

3．硼氫化鈉（NaBH₄）具有優(yōu)良的還原性，能將醛，酮等還原為醇，在水溶液中能還原Au⁺、Fe²⁺等離子，也是優(yōu)良的儲氫材料．
（1）已知：B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1-1
2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1
則2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g）△H=a+bkJ•mol^-1（用含a，b的代數式表示）
（2）硼氫化鈉，似乎是在未來的氫經濟背景下的一種很有前途的燃料．國外科學家設計的以太陽能為動力的循環(huán)燃料電池如圖：

①圖中循環(huán)物質除水外還有NaBH₄、NaBO₂（填化學式）
②電解時陽極的電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
③直接硼燃料電池負極的電極反應式為BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O
④制氫裝置中產生H₂的化學方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑．

Answer 1

分析 （1）已知：①B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1；②2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1，將①+②可得反應2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g），根據蓋斯定律求得△H；
（2）①根據圖可知在直接燃料電池中消耗了NaBH₄而產生了NaBO₂，同時在制氫裝置中也是消耗NaBH₄生成NaBO₂，而在太陽能電池的作用下電解NaBO₂又得到NaBH₄，據此判斷可以循環(huán)利用的物質；
②電解時陽極上是氫氧根離子失電子發(fā)生還原反應生成氧氣；
③直接硼燃料電池負極是NaBH₄發(fā)生氧化反應生成NaBO₂，據此書寫負極電極反應式；
④根據圖示可知，制氫裝置中NaBH₄為反應物，生成物為NaBO₂和H₂，根據元素守恒可書寫化學方程式．

解答 解：（1）已知：①B₂H₆（g）+2NaH（s）=2NaBH₄（s）△=a kJ•mol^-1；②2NaBH₄（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+B₂H₆（g）+2H₂（g）△H=b kJ•mol^-1，將①+②可得反應2NaH（s）+H₂SO₄（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂（g），根據蓋斯定律可知，△H=（a+b）kJ•mol^-1，
故答案為：a+b；
（2）①根據圖可知在直接燃料電池中消耗了NaBH₄而產生了NaBO₂，同時在制氫裝置中也是消耗NaBH₄生成NaBO₂，而在太陽能電池的作用下電解NaBO₂又得到NaBH₄，所以可以循環(huán)利用的物質是NaBH₄、NaBO₂，
故答案為：NaBH₄、NaBO₂；
②電解時陽極上是氫氧根離子失電子發(fā)生還原反應生成氧氣，電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
③直接硼燃料電池負極是NaBH₄發(fā)生氧化反應生成NaBO₂，負極電極反應式為BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O，
故答案為：BH₄^--4e^-+4OH^--=BO₂^-+2H₂O；
④根據圖示可知，制氫裝置中NaBH₄為反應物，生成物為NaBO₂和H₂，反應的化學方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑，
故答案為：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂ ↑．

點評 本題考查反應熱、電化學知識，明確蓋斯定律及圖示原理是解答本題的關鍵，題目難度中等，注意電化學知識的靈活運用．