题目
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 ____ 。b-|||-出-|||-0-|||-[ n(NaB(H)_(4))/n((H)_(2)O)] -|||-用电器-|||-H2 O2-|||-(C{O)_(3)}^2--|||-图2-|||-投料比（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（s）；NA=6.0×1023mol-1；e=1.60×10-19C。]（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（s）+4H2（g）ΔG1=-320kJ/molⅡ．H2（g）+(1)/(2)O2（g）=H2O（l）ΔG2=-240kJ/molⅢ．Mg（s）+(1)/(2)O2（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%。）
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 ____ 。
（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（s）；NA=6.0×1023mol-1；e=1.60×10-19C。]
（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（s）+4H2（g）ΔG1=-320kJ/mol
Ⅱ．H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）ΔG2=-240kJ/mol
Ⅲ．Mg（s）+$\frac{1}{2}$O2（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%。）
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 ____ 。
（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（s）；NA=6.0×1023mol-1；e=1.60×10-19C。]
（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（s）+4H2（g）ΔG1=-320kJ/mol
Ⅱ．H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）ΔG2=-240kJ/mol
Ⅲ．Mg（s）+$\frac{1}{2}$O2（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%。）
题目解答
答案
解：（1）由反应NaBH4（s）+2H2O（l）=NaBO2（aq）+4H2（g）可知，ΔH＜0，△S＞0，ΔH—T△S恒小于0，任意温度下，该反应均能自发进行，
故答案为：C；
（2）A．升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，故A正确；
B．加入少量异丙胺[（CH3）2CHNH2]，H2O的量减少，化学反应速率降低，故B错误；
C．加入少量固体硼酸[B（OH）3]，H2O的量减少，化学反应速率降低，故C错误；
D．增大体系压强，忽略体积变化，则气体浓度不变，化学反应速率不变，故D错误；
故答案为：A；
（3）随着投料比[n（NaBH4）/n（H2O）]增大，NaBH4的水解转化率降低，因此生成氢气的速率不断减小，
故答案为：随着投料比[n（NaBH4）/n（H2O）]增大，NaBH4的水解转化率降低；
（4）根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2+4e-+2CO2=-2${CO}_{3}^{2-}$；该条件下，0.49LH2的物质的量为n（H2）=$\frac{0.49L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.02mol，工作时，H2失去电子：H2-2e-=2H+，所带电荷量为：2×0.02mo×6.0×1023mol-1×1.60×10-19=3840C，工作电荷量为：3.2×14×60=2688C，则该电池0.49L将化学能转化为电能的转化率为：$\frac{2688C}{3840C}$×100%=70%，
故答案为：O2+4e-+2CO2=-2${CO}_{3}^{2-}$；70%；
（5）结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由（2×反应3）-（2×反应Ⅱ+反应I）得NaBO2（s）+2H2（g）+2Mg（s）=NaBH4（s）+2MgO（s），△G=2△G3-（ 2△G2+△G1）=2×（-570kJ/mol）-[2×（-240kJ/mol）+（-320kJ/mol）]=-340kJ/mol，即NaBO2（s）+2H2（g）+2Mg（s）=NaBH4（s）+2MgO（s）△G=-340kJ/mol，
故答案为：NaBO2（s）+2H2（g）+2Mg（s）=NaBH4（s）+2MgO（s）△G=-340kJ/mol。
故答案为：C；
（2）A．升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，故A正确；
B．加入少量异丙胺[（CH3）2CHNH2]，H2O的量减少，化学反应速率降低，故B错误；
C．加入少量固体硼酸[B（OH）3]，H2O的量减少，化学反应速率降低，故C错误；
D．增大体系压强，忽略体积变化，则气体浓度不变，化学反应速率不变，故D错误；
故答案为：A；
（3）随着投料比[n（NaBH4）/n（H2O）]增大，NaBH4的水解转化率降低，因此生成氢气的速率不断减小，
故答案为：随着投料比[n（NaBH4）/n（H2O）]增大，NaBH4的水解转化率降低；
（4）根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2+4e-+2CO2=-2${CO}_{3}^{2-}$；该条件下，0.49LH2的物质的量为n（H2）=$\frac{0.49L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.02mol，工作时，H2失去电子：H2-2e-=2H+，所带电荷量为：2×0.02mo×6.0×1023mol-1×1.60×10-19=3840C，工作电荷量为：3.2×14×60=2688C，则该电池0.49L将化学能转化为电能的转化率为：$\frac{2688C}{3840C}$×100%=70%，
故答案为：O2+4e-+2CO2=-2${CO}_{3}^{2-}$；70%；
（5）结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由（2×反应3）-（2×反应Ⅱ+反应I）得NaBO2（s）+2H2（g）+2Mg（s）=NaBH4（s）+2MgO（s），△G=2△G3-（ 2△G2+△G1）=2×（-570kJ/mol）-[2×（-240kJ/mol）+（-320kJ/mol）]=-340kJ/mol，即NaBO2（s）+2H2（g）+2Mg（s）=NaBH4（s）+2MgO（s）△G=-340kJ/mol，
故答案为：NaBO2（s）+2H2（g）+2Mg（s）=NaBH4（s）+2MgO（s）△G=-340kJ/mol。