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    甲烷燃料电池是使用气体燃料和氧气直接反应产生电能，一种很有前途的能源利用方式，它的优势在于
    效率高、污染低
    效率高、污染低
    ．KOH溶液为介质的甲烷燃料电池中，甲烷为
    负极
    负极
    极，空气极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，则甲烷极的电极反应式
    CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
    CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
    ．
    分析：电池的电池反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，根据负极上发生反应的反应类型确定反应的物质及电极反应式；甲烷燃料电池的优点，二氧化碳排放量比一般方法低许多，水又是无害的产生物，是一种低污染性的能源．效率高、污染低．
    解答：解：氧化碳排放量比一般方法低许多，水又是无害的产生物，是一种低污染性的能源．效率高、污染低；电池的电池反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，溶液由碱溶液变成盐溶液，燃料在负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，O2+2H2O+4e-=4OH-，所以电极反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；
    故答案为：效率高、污染低；负极；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O．
    点评：本题考查了燃料电池，电极反应式的书写要注意结合电解质溶液判断电极上的生成物，原料相同，电解质溶液不同，电极反应式就不同．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3，反应的化学方程式如下：N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+O2（g）．回答下列问题：
    （1）进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h），则该反应的正反应为
    吸热
    吸热
    反应（填“吸热”或“放热”）
    T/K 303 313 323
    NH3生成量/（10-6mol） 4.8 5.9 6.0
    （2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢．请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：
    升高温度、增大N2的浓度
    升高温度、增大N2的浓度
    ．
    （3）合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物质的燃烧热数据如下：
    H2（g）：△H=-285.8kJ?mol-1；
    CO（g）：△H=-283.0kJ?mol-1；
    CH4（g）：△H=-890.3kJ?mol-1．
    已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式
    CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ?mol-1
    CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ?mol-1
    ．
    （4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl--NH4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式
    N2+8H++6e-=2NH4+
    N2+8H++6e-=2NH4+
    ．
    （5）生成的NH3可用于制铵态氮肥，如（NH4）2SO4、NH4Cl，这些肥料显
    酸
    酸
    性，原因是（用离子方程式表示）
    NH4++H2ONH3H2O+H+
    NH4++H2ONH3H2O+H+
    ，使用时避免与
    碱性
    碱性
    物质合施．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2011?如皋市模拟）二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型能源，它清洁、高效、具有优良的环保性能．
    Ⅰ．工业制备二甲醚的生产流程如下：

    催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：
    ①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.7kJ/mol
    ②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol
    ③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol
    （1）甲烷氧化可制合成气：CH4（g）+
    12
    O2（g）?CO（g）+2H2（g）△H=-35.6kJ/mol，该反应是
    自发
    自发
    反应（填“自发”或“非自发”）．
    （2）催化反应室中总反应3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=
    -246.1kJ/mol
    -246.1kJ/mol
    ．830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K
    ＞
    ＞
    1.0（填“＞”、“＜”或“=”）
    （3）上述流程中，可循环使用的物质有
    CO、H2、甲醇和水
    CO、H2、甲醇和水
    ．
    Ⅱ．如图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图．
    （1）b电极是
    正
    正
    极．
    （2）a电极的反应式为
    （CH3）2O-12e-+3H2O═2CO2+12H+
    （CH3）2O-12e-+3H2O═2CO2+12H+
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （11 分）科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3，反应的化学方程式如下：N2(g)+ 3H2O(l)  2NH3(g)+ O2(g)。回答下列问题：

    （1）进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3 h），则该反应的正反应为            反应（填“吸热”或“放热”）

    T/K

    303

    313

    323

    NH3生成量/（10-6 mol）

    4.8

    5.9

    6.0

    （2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：　　                                      。

    （3）合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)。部分物质的燃烧热数

    据如下：

    H2(g) ：△H=－285.8 kJ・mol－1；

    CO(g) ：△H =－283.0 kJ・mol－1；

    CH4(g) ：△H=－890.3 kJ・mol－1 。

    已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式__________________________________。 

    （4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl——NH4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式                     

    （5）生成的NH3可用于制铵态氮肥，如(NH4)2SO4、NH4Cl，这些肥料显        性，原因是（用离子方程式表示）___________________________，使用时避免与________________物质合施。

     

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    科目：高中化学 来源：2013-2014学年江西省吉安市高三上学期期末教学质量评价化学试卷（解析版） 题型：填空题

    开发使用清洁能源，发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

    （1）甲烷水蒸气转化法制H2的主要转化反应如下：

    CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)? △H=+206．2 kJ·mol－1

    CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g)? △H=+165．0 kJ·mol－1

    上述反应所得原料气中的CO能使合成氨的催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是??????? 。

    （2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)? ΔH>0

    ①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则A、B、C三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的大小关系为___________。(填“<”、“>”、“=” )；

    ②100℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是__________

    a．容器内气体密度恒定??

    b．单位时间内消耗0．1 mol CH4同时生成0．3 mol H2

    c．容器的压强恒定??????

    d．3v正(CH4) = v逆(H2)

    （3）25℃时，在20mL0．1mol/L氢氟酸中加入VmL0．1mol/LNaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是_____。

    A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中， 由水电离出的c(H+)相等

    B．①点时pH＝6，此时溶液中，c(F－)－c(Na+)＝9．9×10-7mol/L

    C．②点时，溶液中的c(F－)＝c(Na+)

    D．③点时V＝20mL，此时溶液中c(Na+)＝0．1mol/L

    （4）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A，该反应的化学方程式为????????????????????? 。

     

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    科目：高中化学 来源：2013届天津市高二上学期期末考试化学试卷 题型：填空题

    （11 分）科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3，反应的化学方程式如下：N2(g)+ 3H2O(l)  2NH3(g)+ O2(g)。回答下列问题：

    （1）进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h），则该反应的正反应为             反应（填“吸热”或“放热”）

    T/K

    303

    313

    323

    NH3生成量/（10-6 mol）

    4.8

    5.9

    6.0

    （2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：　　                                       。

    （3）合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)。部分物质的燃烧热数

    据如下：

    H2(g) ：△H =－285.8 kJ・mol－1；

    CO(g) ： △H =－283.0 kJ・mol－1；

    CH4(g) ：△H =－890.3 kJ・mol－1 。

    已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式__________________________________。 

    （4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl——NH4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式                     

    （5）生成的NH3可用于制铵态氮肥，如(NH4)2SO4、NH4Cl，这些肥料显        性，原因是（用离子方程式表示）___________________________，使用时避免与________________物质合施。

     

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