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13.世界能源消费的90%以上依靠化学技术.
(1)质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气.
已知:2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H1=-220.70kJ•mol-1
2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6kJ•mol-1
H2O(l)═H2O(g)△H3=+44.0kJ•mol-1
则C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H4=+131.45kJ/mol
(2)燃料气(流速为3000mL•h-1;体积分数为50% H2,0.90% CO,1.64% O2,47.46% N2)中的CO会使电极催化剂中毒,使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除.CeO2可由草酸铈[Ce2(C2O43]灼烧制得,反应的化学方程式为Ce2(C2O43$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CeO2+4CO↑+2CO2↑;在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸(HIO3或H3PO4),测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示.

加入HIO3(填酸的化学式)的CuO/CeO2催化剂催化性能最好.催化剂为CuO/CeO2-HIO3,120℃时,反应1h后CO的体积为3.528mL.
(3)LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料,其电解法制备的装置如2图.已知产生的气体a通入淀粉KI溶液,溶液变蓝,持续一段时间后,蓝色可逐渐褪去.则M极为电源的负(填“正”或“负”)极,B极区电解液为LiCl溶液(填化学式),该离子交换膜是阳(填“阳”或“阴”)离子交换膜.

分析 (1)根据盖斯定律来计算化学反应的焓变;
(2)灼烧草酸铈[Ce2(C2O43],分解制得CeO2、一氧化碳以及二氧化碳,配平方程式即可;
CuO/CeO2催化剂催化性能最好,即化学反应速率最快,据图象来回答;催化剂为CuO/CeO2-HIO3,120℃时,CO的转化率是80%来计算回答;
(3)电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液,由图可知,左侧生成氢气,则A中氢离子放电,可知A为阴极,在A中制备LiOH,Li+由A经过阳离子交换膜向B移动.

解答 解:(1)已知:①C(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO(g)△H1=-110.35kJ•mol-1
②2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6kJ•mol-1
③H2O(l)═H2O(g)△H3=+44.0kJ•mol-1
则:反应C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)可以是①+②×$\frac{1}{2}$-③得到,所以△H4=①+②×$\frac{1}{2}$-③=(-110.35kJ•mol-1)+(571.6kJ•mol-1)×$\frac{1}{2}$-44.0kJ•mol-1
=+131.45kJ/mol,故答案为:+131.45kJ/mol;
(2)灼烧草酸铈[Ce2(C2O43],分解制得CeO2、一氧化碳以及二氧化碳,即 Ce2(C2O43$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CeO2+4CO↑+2CO2↑,
CuO/CeO2催化剂催化性能最好,即化学反应速率最快,据图象知道当HIO3加入时,催化性能最好,催化剂为CuO/CeO2-,120℃时,CO的转化率是80%,气体混合物流速为1800mL•h-1;体积分数为:0.98%的CO,则反应1小时后CO的体积为$\frac{1}{4}$×1800×1×0.98%×80%=3.528,
故答案为:Ce2(C2O43$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CeO2+4CO↑+2CO2↑;HIO3;3.528;
(3)电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液,由图可知,左侧生成氢气,则A中氢离子放电,可知A为阴极,M是负极,在A中制备LiOH,Li+由A经过阳离子交换膜向B移动,离子交换膜是阳离子交换膜;B中为LiCl溶液,氯离子放电生成氯气,故答案为:负;LiCl;阳.

点评 本题考查反应热有关计算,注意利用盖斯定律构造目标热化学方程式,题目侧重于考查学生的计算能力,题目难度中等.

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