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能源问题是人类社会面临的重大课题.燃料电池作为一种新型能源,由于其电极材料丰富,电解质多种多样,将渗透到我们生活的各个领域.

(1)碱性燃料电池采用30%~50% KOH溶液作电解质溶液,以H2为燃料,在一定条件下使其发生反应,该电池的电极反应式为:

正极:________________;负极:________________.

电池工作过程中OH向________极移动,电解质溶液的pH将________(填“变大”“变小”或“不变”).

(2)若以甲醇作燃料,则它将发生________反应,若要使甲醇在电池中的反应顺利进行,在该电池中除了电极材料外,可能还需要的条件是(  )

A.点燃 B.催化剂 C.高压 D.某种电解质

(3)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液.肼-空气燃料电池放电时,负极的电极反应式是:N2H4+4OH―4e=N2+4H2O,正极的电极反应式是:________________.工作时________极区pH相对较大.下图是一个电化学过程示意图.

①Cu片上发生的电极反应式为:________.

②假设使用肼-空气燃料电池为本过程中的电源,铜片的质量变化为128 g.则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________L(假设空气中氧气的体积含量为20%).

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的能源物质之一.
(1)合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);图1表示某次合成实验过程中甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度的关系曲线,则该反应的△H
0.(填“>、<或=”下同)
(2)若在230℃时,平衡常数K=1.若其它条件不变,将温度升高到500℃时,达到平衡时,K
1.
(3)在某温度下,向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2,达到平衡时CO的转化率为90%,此时容器内的压强为开始时的
0.55
0.55
倍.
(4)利用甲醇燃料电池设计如图2所示的装置:
①则该装置中b为
极,写出装置中电解池内发生反应的离子方程式
锌极:Cu2++2e-=Cu,Cu极:Cu=2e-+Cu2+
锌极:Cu2++2e-=Cu,Cu极:Cu=2e-+Cu2+

②当铜片的质量变化为12.8g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为
2.24
2.24
L.
(5)低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,其中一种技术是将CO2转化成有机物实现碳循环.如:
2CO2(g)+2H2O(l)═C2H4(g)+3O2(g)△H=+1411.0kJ/mol
2CO2(g)+3H2O(l)═C2H5OH(1)+3O2(g)△H=+1366.8kJ/mol
则由乙烯水化制乙醇反应的热化学方程式
C2H4(g)+H2O(l)═C2H5OH,△H=-44.2kJ/mol
C2H4(g)+H2O(l)═C2H5OH,△H=-44.2kJ/mol

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科目:高中化学 来源: 题型:

一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
根据题意完成下列各题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=
c(CH3OH)
c(CO)?C2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)?C2(H2)
,升高温度,K值
减小
减小
(填“增大”、“减小”、“不变”).
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
2nB
3tB
mol?(L?min)-1
2nB
3tB
mol?(L?min)-1
.(用上图中出现的字母表示)
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的
1
2
,下列有关该体系的说法正确的是
b、c
b、c

a.氢气的浓度减小               b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加           d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:
Cu2O+CO?2Cu+CO2
Cu2O+CO?2Cu+CO2
(用化学方程式表示).
(5)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来的重要的能源物质.常温下,1g甲醇完全燃烧生成液态水时放出22.7kJ的能量,写出甲醇燃烧热的热化学方程式
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.4kJ/mol
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.4kJ/mol

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

Ⅰ、合成氨对农业生产及国防建设均具有重要意义.
(1)在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应,N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),下列能表示达到平衡状态的是
ac
ac
(填序号).
a.混合气体的压强不再发生变化
b.混合气体的密度不再发生变化
c.反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
d.单位时间内断开a个H-H键的同时形成3a个N-H键
e.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
Ⅱ、能源问题是人类社会面临的重大课题,日本大地震引起的核泄漏事故引起了人们对核能源的恐慌.而甲醇是未来重要的绿色能源之一.以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇.
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L的反应室,在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图.
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为
0.0024mol/L?min
0.0024mol/L?min

②100℃时反应的平衡常数为
7.2×10-5(mol/L)2
7.2×10-5(mol/L)2

(2)在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将1.0molCO与2.0molH2的混合气体在催化剂作用下发生反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的
12
,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是
CD
CD
(填字母序号).
A.c(H2)减小               
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加   
D.重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小
E.平衡常数K增大
(3)已知:反应:4HCl(g)+O2(g)?2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-116kJ/mol,H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-184kJ/mol
Ⅱ.
请回答:
①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484 kJ/mol

②断开1mol H-O 键所需能量约为
463.5
463.5
kJ.

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2012?万安县模拟)能源问题是人类社会面临的重大课题,日本大地震引起的核泄漏事故引起了人们对核能源的恐慌.而甲醇是未来重要的绿色能源之一.以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇.
①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-129.0kJ/mol
(l)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为
CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0KJ/L
CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0KJ/L

(2)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通过容积为100L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图1.

①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为
0.0024mol/L?min
0.0024mol/L?min

②100℃时反应I的平衡常数为
7.2×10-5(mol/L)2
7.2×10-5(mol/L)2

(3)在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将1.0molCO与2.0molH2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的
1
2
,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是
CD
CD
(填字母序号).
A.c(H2)减小               B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加       D.重新平衡时
c(H2)
c(CH3OH)
减小      E.平衡常数K增大
(4)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:
①甲醇蒸气重整法.该法中的一个主要反应为CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是:
反应是熵增加的反应
反应是熵增加的反应

②甲醇部分氧化法.在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图2所示.则当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为
2CH3OH+O2
催化剂
加热
2HCHO+2H2O
2CH3OH+O2
催化剂
加热
2HCHO+2H2O

(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化.实验室用图3装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+

②写出除去甲醇的离子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

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科目:高中化学 来源: 题型:

能源问题是人类社会面临的重大课题.甲醇是未来重要的绿色能源之一.
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(l)已知:在 25℃、101kPa 下,1g 甲醇燃烧生成 CO2和液态水时放热 22.70kJ.请写出甲醇燃烧的热化学方程式
 

(2)由CO2和H2合成甲醇的化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)
催化剂
加热
CH3OH(g)+H2O(g)在其它条件不变的情况下,实验测得温度对反应的影响如图1所示(注:T1、T2均大于300℃):
①合成甲醇反应的△H
 
0.(填“>”、“<”或“=”).
②平衡常数的表达式为:
 
.温度为T2时的平衡常数
 
温度为T1时的平衡常数(填“>”、“<”或“=”)
③在T1温度下,将1mol CO2和 1molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为α,则容器内的压强与起始压强的比值为
 

(3)利用甲醇燃料电池设计如图2所示的装置.该装置中 Pt 极为
 
极;写出b极的电极反应式
 

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