Question

磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池，其基本组成和反应原理如下。

      

（1）在改质器中主要发生的反应为_______________________________

（2）移位反应器中CO(g)+H₂O (g)   CO₂ (g)+H₂(g) ，在一定温度下，在1L容器中发生上述反应，各物质的物质的量浓度变化如下表：

t/min	COmol/L)	H2O(mol/L)	CO2(mol/L)	H2(mol/L)
0	0.2	0.3	0	0
2	n1	n2	n3	0.1
3	n1	n2	n3	0.1
4	0.09	0.19	0.11	0.11

  ①此温度下，该反应的平衡常数为________

  ②反应在3～4 min之间，氢气的物质的量增多的原因可能是           （填代号）

     A．充入水蒸汽    B．升高温度     C．使用催化剂     D．充入氢气

（3）磷酸燃料电池负极排出的气体主要是___                  __，

该电池正极的电极反应为_        _                            __。

（4）磷酸燃料电池的电极上镀了铂粉，这样做的目的，除了起到更好的导电作用外，还具备的作用是                               。

（5）总体看来，整个体系中能量来自与CxHy与空气的反应，假设CxHy为辛烷，且

已知辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol^－1，请写出辛烷燃烧热的热化学方程式             。

Answer 1

【知识点】燃料电池原理  化学平衡的移动 热化学方程式 F1   F3  G2  

【答案解析】(1)CxHy+XH₂O XCO+(X+Y/2)H₂

 (2)① 0.5② B

 (3) CO₂      O₂ +4H⁺+4e^--=2H₂O   

 (4) 增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快反应速率

 (5) C₈H₁₈(l)＋O₂(g)===8CO₂(g)＋9H₂O(l)；ΔH＝－5 518 kJ·mol^－1

  解析：（1）改质器中进入的物质是烃和水，反应温度是800℃，出来的气体是水、氢气和一氧化碳，所以发生的化学反应：CxHy+XH₂O XCO+(X+Y/2)H₂(2)①根据氢气浓度增加了0.1mol/L, n₁、n₂、n₃分别为0.1mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L，k=；② 反应物的浓度都减小了0.1mol/L，生成物的浓度都增大了0.1mol/L，排除ADC,选B；（3）燃料电池中，负极上燃料失去电子发生氧化反应，二氧化碳是废气，所以排出的气体是二氧化碳，正极上氧化剂得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O（4）磷酸燃料电池的电极上镀了铂粉，这样做的目的，除了起到更好的导电作用外，还具备的作用是增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快反应速率，(5)根据燃烧热的定义及热化学方程式的要求得： C₈H₁₈(l)＋O₂(g)===8CO₂(g)＋9H₂O(l)；ΔH＝－5 518 kJ·mol^－1注意辛烷为液态，放热反应的ΔH为负。

【思路点拨】本题考查了燃料电池的基本原理，难度不大，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，电解质溶液的酸碱性不同，电极反应式可能不同。注意辛烷为液态，放热反应的ΔH为负。