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11.德國克萊斯公司成功研制了利用甲醇車載制氫氧燃料電池工藝,其原理如圖1所示,請觀察此圖回答:

(1)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g);△H=+49.0kJ/mol
②2CH3OH(g)+O2(g)═2CO2(g)+4H2(g);△H=-385.8kJ/mol
下列說法正確的是
A.反應①中反應物的總能量高于生成物的總能量
B.反應①中拆開CH3OH(g)和H2O(g)中的化學鍵所需能量大于形成CO2(g)和3H2(g) 中的化學鍵所釋放的能量
C.CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192.9kJ/mol
D.根據②推知反應:2CH3OH(l)+O2(g)═2CO2(g)+4H2(g)的△H>-385.8kJ/mol
(2)最近科學家提出“綠色自由”構想:把空氣吹入碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出來,經化學反應后使空氣中的CO2轉變為可再生燃料甲醇.若有2.2kg CO2與足量H2恰好完全反應,生成氣態的水和甲醇,可放出2473.5kJ的熱量,試寫出該反應的熱化學方程式CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol.
(3)可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經面世,其結構示意圖如圖2.
甲醇在催化劑作用下提供質子(H+)和電子,電子經外電路、質子經內電路到達另一電極后與氧氣反應,電池總反應為:2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O.b處通入的物質是氧氣或空氣,負極反應式為:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

分析 (1)A.根據反應熱判斷反應物和生成物總能量相對大小;
B.根據反應熱判斷吸收能量和放出能量的相對大小;
C.CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192.9kJ•mol-1
D.液態放出的能量少;
(2)2.2kg CO2的物質的量是$\frac{2200g}{44g/mol}$,根據二氧化碳的物質的量與反應熱之間的關系寫出熱化學反應方程式;
(3)根據電子流向知,a處電極是負極,b處電極是正極,負極上燃料失電子發生氧化反應,正極上氧化劑得電子發生還原反應.

解答 解:(1)A.該反應是吸熱反應,所以生成物能量大于反應物能量,故錯誤;
B.該反應是吸熱反應,所以斷鍵吸收的能量大于成鍵放出的能量,故正確;
C.CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192.9kJ•mol-1,故正確;
D.液態放出的能量少,故正確;
故選BCD;
(2)2.2kg CO2的物質的量是$\frac{2200g}{44g/mol}$,50mol二氧化碳參加反應放出2473.5kJ的熱量,則1mol二氧化碳參加反應放出的能量是49.47kJ,所以該反應熱化學反應方程式為:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol,
故答案為:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol;
(3)根據電子流向知,a處電極是負極,b處電極是正極,正極上投放氧化劑,所以b處通入的物質是氧氣或空氣,負極上投放燃料甲醇,甲醇失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子,電極反應式為:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
故答案為:氧氣或空氣;CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

點評 本題考查了熱化學反應方程式的書寫、原電池原理,難度不大,注意燃料電池中電極反應式的書寫要結合電解質溶液的酸堿性,為易錯點.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.對于弱酸,在一定溫度下達到電離平衡時,各微粒的濃度存在一種定量的關系.下表為幾種弱酸在25℃時的電離平衡常數
電離平衡常數K
CH3COOH1.76×10-5
H2CO3K1=4.3×10-7  K2=5.61×10-11
H3PO4K1=7.52×10-3  K2=6.23×10-8   K3=2.20×10-13
回答下列問題:
(1)從電離的角度,HCO3-、HPO42-、H2PO4-都可看作是酸,其中酸性最強的是H2PO4-,最弱的是HPO42-
(2)電離平衡常數是用實驗的方法測定出來的.現已經測得25℃時,c mol/L的CH3COOH的電離轉化率為a,則該溫度下醋酸的電離平衡常數KCH3COOH=$\frac{c{a}^{2}}{1-a}$.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

2.能使酚酞變紅的溶液中可以大量共存的離子組是(  )
A.Mg2+、Fe3+、Cl-、H+B.Fe2+、SO42-、CO32-、NO3-
C.Ba2+、NO3-、Cl-、Na+D.K+、NH4+、SO42-、HCO3-

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.在一定體積的10mol•L-1的濃硫酸中加入過量銅片,加熱使之反應,被還原的硫酸為0.9mol.則需用濃硫酸的實際體積>(填“>”、“<”或“=”)180mL.若要使剩余的銅片繼續溶解,可向其中加入適量硝酸鹽溶液(如KNO3溶液),則該反應的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.某同學用如圖1所示裝置制取氯水并進行相關實驗.

(1)裝置②中反應的化學方程式是Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
(2)取少量裝置①中的溶液滴在藍色石蕊試紙上,試紙先變紅后褪色,說明氯水具有的性質是酸性和漂白性;
(3)①實驗室常用NaOH溶液吸收多余的氯氣,下列試劑也可用于吸收氯氣的是bc(填字母);
a.NaCl溶液  b.FeSO4溶液    c.Na2SO3溶液
②寫出①中你選擇的吸收試劑與Cl2反應的離子方程式:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,H2O+SO32-+Cl2=SO42-+2Cl-+2H+
(4)欲驗證Cl2的氧化性強于I2,取少量裝置①中的溶液加入盛有KI(填“KI”或“KIO3”)溶液的試管中,用力振蕩后加入少量四氯化碳,振蕩、靜置,觀察到的現象是液體分層、下層液體紫紅色、上層液體無色.
(5)家庭中常用消毒液(主要成分NaClO)與潔廁靈(主要成分鹽酸)清潔衛生.某品牌消毒液包裝上說明如圖2.
①分析“對金屬制品有腐蝕作用”的原因NaClO有強氧化性,而一般金屬具有較強還原性;
②需“密閉保存”的原因消毒液的有效成分NaClO能與空氣中的CO2作用,使其變質;
③“與潔廁靈同時使用”會產生有毒的氯氣,寫出反應的離子方程式:Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.化學與環境密切相關,下列說法正確的是(  )
A.Na2O2屬于堿性氧化物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都會導致酸雨的形成
D.大霧是一種膠體,能發生丁達爾效應

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

3.下列離子方程式書寫正確的(  )
A.鈉與水的反應:2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2
B.硅酸鈉溶液中通入過量CO2:SiO32-+2CO2+2H2O═H2SiO3↓+2HCO3-
C.氯氣與水反應:Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO-
D.明礬溶液中加入過量的Ba(OH)2溶液:Al3++4OH-═AlO2-+2H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.下列有關說法中,正確的是(  )
A.生鐵、不銹鋼、青銅都屬于合金
B.14C可用于文物年代的鑒定,14C與12C互為同素異形體
C.食醋、純堿、食鹽分別屬于酸、堿、鹽
D.糖類、油脂和蛋白質都是天然高分子化合物

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.要使蛋白質從溶液中析出面又不改變蛋白質的性質,應加入的試劑是(  )
A.乙醇B.福爾馬林C.乙酸鉛濃溶液D.(NH42S04濃溶液

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