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(2011•龙岩模拟)氢氧燃料电池是一种用氢气作为能源的电池.这种燃料电池的效率要比传统内燃机的效率高很多,所以燃料电池汽车(FCV)会有很高的效率.Schlesinger等人提出可用NaBH4与
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(2011•龙岩模拟)氢氧燃料电池是一种用氢气作为能源的电池.这种燃料电池的效率要比传统内燃机的效率高很多,所以燃料电池汽车(FCV)会有很高的效率.Schlesinger等人提出可用NaBH4与水反应制氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原).该反应的产氢速率受外界条件影响.下表为pH和温度对NaBH4 半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间).
根据要求回答下列问题:
(1)已知,NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,则溶液中各离子浓度大小关系为______.
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?答:______.
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?答:______.
(4)实验表明,将NaBH4溶于足量水,释放的H2比理论产量少得多(即反应一段时间后有NaBH4剩余也不再反应).其可能原因是______.
体系 pH[ | 不同温度下NaBH4的半衰期(min) | |||
0℃ | 25℃ | 50℃ | 75℃ | |
8 | 4.32×100 | 6.19×10-1 | 8.64×10-2 | 1.22×10-2 |
10 | 4.32×102 | 6.19×101 | 8.64×100 | 1.22×100 |
12 | 4.32×104 | 6.19×103 | 8.64×102 | 1.22×102 |
14 | 4.32×106 | 6.19×105 | 8.64×104 | 1.22×104 |
(1)已知,NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,则溶液中各离子浓度大小关系为______.
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?答:______.
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?答:______.
(4)实验表明,将NaBH4溶于足量水,释放的H2比理论产量少得多(即反应一段时间后有NaBH4剩余也不再反应).其可能原因是______.
▼优质解答
答案和解析
(1)NaBH4与水反应制氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑,反应生成的盐溶液BO2-在溶液中水解显碱性,溶液中离子浓度大小为c(Na+)>c(BO2-)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:c(Na+)>c(BO2-)>c(OH-)>c(H+);
(2)图表数据分析,随温度升高体系半衰期缩短,反应速率加快,故答案为:温度越大,反应速率越大;
(3)NaBH4与水反应制氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑,反应实质为水电离出来的H+被还原,图表数据可知PH增大,半衰期增长,反应速率减慢,体系碱性越强,水电离出来的H+浓度越低,因而反应速率越慢,
故答案为:体系碱性越强,水电离出来的H+浓度越低,因而反应速率越慢;
(4)随反应进行,溶液的pH逐渐增大,反应速率变小.常温时,当体系pH>12,半衰期为6. 19×103min,反应速率很小,反应几乎停止,
故答案为:随反应进行,溶液的pH逐渐增大,反应速率变小.常温时,当体系pH>12,半衰期为6. 19×103min(约为4.3天),反应速率非常小,可认为反应停止.
故答案为:c(Na+)>c(BO2-)>c(OH-)>c(H+);
(2)图表数据分析,随温度升高体系半衰期缩短,反应速率加快,故答案为:温度越大,反应速率越大;
(3)NaBH4与水反应制氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑,反应实质为水电离出来的H+被还原,图表数据可知PH增大,半衰期增长,反应速率减慢,体系碱性越强,水电离出来的H+浓度越低,因而反应速率越慢,
故答案为:体系碱性越强,水电离出来的H+浓度越低,因而反应速率越慢;
(4)随反应进行,溶液的pH逐渐增大,反应速率变小.常温时,当体系pH>12,半衰期为6. 19×103min,反应速率很小,反应几乎停止,
故答案为:随反应进行,溶液的pH逐渐增大,反应速率变小.常温时,当体系pH>12,半衰期为6. 19×103min(约为4.3天),反应速率非常小,可认为反应停止.
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