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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
更新时间: 2025-08-21 16:12:27
1人问答
问题描述:

(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).

体系
pH[不同温度下NaBH4的半衰期(min)
0℃25℃50℃75℃
84.32×1006.19×10-18.64×10-21.22×10-2
104.32×1026.19×1018.64×1001.22×100
124.32×1046.19×1038.64×1021.22×102
144.32×1066.19×1058.64×1041.22×104
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______.

冯颖回答:
  (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.
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