Question

（13分）直接甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。

（1）101 kPa时，1 mol CH₃OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为                                      。

（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：

①CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g) 　△H₁=+49.0 kJ·mol^-1

②CH₃OH(g)+O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g)　△H₂

已知H₂(g)+O₂(g)===H₂O(g)　　△H =-241.8 kJ·mol^-1

则反应②的△H₂= 　　　　　　　　　       。

（3）甲醇燃料电池的结构示意图如右。甲醇进入　　　　极（填“正”或“负”），该极发生的电极反应为　　　　 　　　　　　                 　　。

（4）已知H—H键能为436 KJ/mol，H—N键能为391KJ/mol，根据化学方程式：

N_{2 （g）}+ 3H_{2 （g）}= 2NH_3（g）  ΔH= —92.4 KJ/mol，则N≡N键的键能是                  。

 

Answer 1

【答案】

（13分）（1）CH₃OH(l) + 3/2 O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)  △H =－726.51 kJ/mol  （3分）

（2）－192.8 kJ·mol^-1   （3分）    

（3）负  （2分） CH₃OH+ H₂O－6e^－＝CO₂ + 6H⁺  （2分）  （4）945．6KJ/mol （3分）

【解析】

试题分析：（1）根据已知条件可知，甲醇燃烧的热化学方程式为CH₃OH(l) + 3/2 O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)  △H =－726.51 kJ/mol。

（2）根据盖斯定律可知，②－①即得到H₂(g)+O₂(g)＝H₂O(g)，所以该反应的△H＝△H₂－49.0 kJ·mol^-1＝－241.8 kJ·mol^-1，解得△H₂＝－192.8 kJ·mol^-1 。

（3）原电池中负极失去电子，正极得到电子。所以甲醇在负极通入。由于含有氢离子交换膜，因此负极电极反应式是CH₃OH+ H₂O－6e^－＝CO₂ + 6H⁺。

（4）反应热等于反应物中化学键的断裂吸收的能量和形成化学键时所放出的能量的差值。因此根据键能可知，ΔH＝x＋2×436kJ/mol－2×3×391kJ/mol＝—92.4 KJ/mol，解得x＝945．6KJ/mol，即氮氮三键键能是945．6KJ/mol。

考点：考查热化学方程式、电极反应式的书写、依据反应热的有关计算等

点评：在计算反应热时除根据盖斯定律外，还可以利用键能进行计算。因为化学反应的实质就是旧键断裂。新键形成的过程。