Question

【题目】由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发。燃料电池的燃料选择有氢气、甲醇等。

(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气合成为甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：

2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-285kJ/mol ①

CH3OH(l)十O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-726.0 kJ/mol ②

写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：________________。

(2)有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇-空气燃料电池。这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2-。

①这个电池的负极发生的反应是_____________。

②在稀土氧化物的固体电解质中，O2-的移动方向是_____________。

③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车，主要原因是________________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝＋298.5 kJ·mol－1 CH3OH＋3O2－－6e－===CO2↑＋2H2O 正极流向负极 燃料电池的能量转化率高

【解析】（1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-285kJ/mol ①，CH3OH(l)十O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-726.0 kJ/mol ②，依据盖斯定律①×3-②×2得到：2CO2 （g）+6H2 （g）=2CH3OH（l）+2H2O （l）△H=+597kJ/mol；热化学方程式为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝＋298.5 kJ·mol－1；（2）①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应为：O2+4e－=2O2－； 甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：CH3OH＋3O2－－6e－===CO2↑＋2H2O；②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极，氧离子从正极流向负极移动；③原电池反应实现能量转化的高效率，燃料电池能量转化率高。