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考點四十一 燃料電池 1．氫氧燃料電池，其電池總反應為2H2＋O2===2H2O。下列說法不正確的是 A． 可利用太陽能分解水制氫氣 B． 通入氧氣一極為負極 C． 酸性介質中，陰極反應為：O2 + 4H+ +4e- ==2H2O D． 可用酸、堿、熔融碳酸鹽、固體電解質作為電解質 【答案】B 2．下列有關電池的說法不正確的是( ) A． 手機上用的鋰離子電池屬于二次電池 B． 燃燒植物的秸稈和枝葉以獲取熱量和肥料屬于生物質能的利用方式 C． 廢電池必須進行集中處理，其首要原因是不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D． 氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲存在電池內的新型發(fā)電裝置 【答案】C 【解析】A. 鋰離子電池能進行充電和放電，所以屬于二次電池，故正確；B. 燃燒植物的秸稈和枝葉，有機物與空氣中的氧氣反應，生成二氧化碳和水，同時將儲存在有機物中的化學能轉化為熱能釋放出來，屬于生物質能的利用，故正確；C. 廢電池必須進行集中處理，其首要原因是防止鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染，故錯誤；D. 氫氧燃料電池在兩極上通入的是氫氣和氧氣，是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲存在電池內的新型發(fā)電裝置，故正確。 3．下列有關電池的敘述正確的是 A． 氫氧燃料電池屬于環(huán)境友好電池，能量轉化率可達100％ B． 鋅錳干電池是一種常用的二次電池 C． 鋅錳干電池工作一段時間后鋅外殼逐漸變薄 D． 鉛蓄電池負極是PbO2，正極是Pb 【答案】C 【解析】A.燃料電池轉化率不可能為100%，故A錯誤；B．鋅錳干電池是一種常用的一次電池，故B錯誤； C. 鋅錳干電池工作過程中，負極反應為：Zn-2e-=Zn2+，鋅外殼不斷被腐蝕而逐漸變薄，故C正確；D. 鉛蓄電池負極是Pb，正極是PbO2，故D錯誤。 4．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是（ ） A． HS-在硫氧化菌作用下轉化為SO42- 的反應為:HS-+4H2O-8e-== SO42-+9H+ B． 電子從b流出，經(jīng)外電路流向a C． 如果將反應物直接燃燒,能量的利用率不會變化 D． 若該電池電路中有0.4mol 電子發(fā)生轉移，則有0.45molH+通過質子交換膜 【答案】A 5．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是（ ） A． 反應CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉移12 mol 電子 B． 電極A上H2參與的電極反應為：H2＋2OH－－2e－===2H2O C． 電池工作時，CO32—向電極A移動，電子由A極經(jīng)電解質流向B極 D． 電極B上發(fā)生的電極反應為：O2＋2CO2＋4e－===2CO32— 【答案】D 【解析】A. 反應CH4＋H2O3H2＋CO，碳元素化合價從-4價升高到+2價，氫元素化合價從+1價降低到0價，每消耗1 mol CH4轉移6 mol 電子，故錯誤；B. 電解質沒有氫氧根離子，負極電極A上H2參與的電極反應為：H2＋CO32-－2e－=H2O+CO2，故錯誤；C. 電池工作時，CO32—向負極移動，即向電極A移動，電子只能通過導線，不能經(jīng)過溶液，故錯誤；D. B為正極，正極為氧氣得到電子，電極B上發(fā)生的電極反應為：O2＋2CO2＋4e－===2CO32—，故正確。 6．向新型燃料電池的兩極分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO3固體，它在高溫下能傳導O2-。圖中濾紙用含有酚酞的氯化鈉溶液浸泡過，c、d、e、f均為惰性電極，工作后e極周圍變紅。下列敘述正確的是（ ） A． c極為正極,A處通入甲烷氣體 B． d極的反應式為O2+2H2O+4e- = 4OH- C． 固體電解質中O2-由d極向c極移動 D． e極上發(fā)生氧化反應，pH增大 【答案】C 7．2017年5月18日，我國海域天然氣水合物試采成功，下列分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如下圖所示，其中的固體電解質是 Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關敘述正確的是 ( ) A． 該分析儀工作時，電極a為正極 B． 電極a的反應式為：CH4 + 10OH－－8e－=CO32－+7H2O C． 當固體電解質中有1 mol O2－通過時，電子轉移4mol D． 該分析儀可用于分析空氣中的天然氣的含量 【答案】D 8．鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運及污染小等特點。如圖為鎂——次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關說法不正確的是( ) A． 該燃料電池中鎂為負極，發(fā)生氧化反應 B． 正極反應式為ClO―+H2O+2e―= Cl―+2OH― C． 放電過程中OH―移向正極移動. D． 電池總反應式為Mg+ClO―+H2O=Mg(OH)2↓+Cl― 【答案】C 【解析】A．鎂失電子發(fā)生氧化反應而作負極，所以A選項是正確的；B．正極上雙氧水得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為ClO-+H2O+2e-= Cl-+2OH-，所以B選項是正確的；C．放電過程中氫氧根離子向負極移動，所以C選項是錯誤的； D．鎂在負極上失電子生成鎂離子，次氯酸根離子在正極上得電子和水生成氯離子和氫氧根離子，所以電池反應式為Mg+ ClO-+H2O=Mg(OH)2↓+ Cl-，所以D選項是正確的。 9．鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運及污染小等特點。如圖為鎂——次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關說法不正確的是( ) A． 該燃料電池中鎂為負極，發(fā)生氧化反應 B． 正極反應式為ClO―+H2O+2e―= Cl―+2OH― C． 放電過程中OH―移向正極移動. D． 電池總反應式為Mg+ClO―+H2O=Mg(OH)2↓+Cl― 【答案】C 10．對利用甲烷消除NO2污染進行研究，CH4+2NO2N2+CO2+2H2O。在1L密閉容器中，控制不同溫度，分別加入0.50molCH4和1.2molNO2，測得n(CH4)隨時間變化的有關實驗數(shù)據(jù)見下表。下列說法正確的是( ) A． 由實驗數(shù)據(jù)可知實驗控制的溫度T2>T1 B． 組別①中，0-20min內，NO2的降解速率為0.0125molL-1min-1 C． 40min時，表格中T2對應的數(shù)據(jù)為0.18 D． 0~10min內，CH4的降解速率:①>② 【答案】A 【解析】A、溫度越高反應速率越大，達平衡所需要越短，由實驗數(shù)據(jù)可知實驗控制的溫度T2>T1，選項A正確；B、隨著反應的進行，反應物的濃度降低，反應速率減小，故組別①中，0-20min內，NO2的降解速率為0.0125molL-1min-1，選項B錯誤；C、40min時，表格中T2對應的數(shù)據(jù)為0.15-0.18之間，選項C錯誤；D、0~10min內，CH4的降解速率:②>①，選項D錯誤。 11．美國一個海軍航空站曾安裝了一臺250 kW的MCFC型燃料電池，該電池可同時供應電和水蒸氣，其工作溫度為600 ℃～700 ℃，所用燃料為H2，電解質為熔融的K2CO3，已知該電池的總反應為：2H2＋O2===2H2O，負極反應為：2H2＋2CO32—－4e－===2H2O＋2CO2，則下列推斷中正確的是( ) A． 正極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B． 該電池的電極沒有參加反應 C． 電池供應1mol水蒸氣，轉移的電子數(shù)為4 mol D． O2從正極通入，發(fā)生氧化反應 【答案】B 12．新型電池的開發(fā)與使用在現(xiàn)代社會中已很普遍，一種水煤氣燃料電池的能量轉化率可達90%以上。下列說法正確的是 A． 總反應為2CO+O2==2CO2 B． 負極反應為H2-2e—==2H+、CO-2e—+H2O==CO2+2H+ C． 電路中通過4 mol電子，正極消耗22.4 L(標準狀況)空氣 D． 有機固體中的H+在放電時向正極移動，造成正極pH減小 【答案】B 13．一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應為：2C2H6+7O2+8KOH═4K2CO3+10H2O，有關此電池的推斷正確的是 A． 負極反應為14H2O+7O2+28e﹣═28OH﹣ B． 放電一段時間后，負極周圍的酸性減弱 C． 每消耗1 mol C2H6， 則電路上轉移的電子為14 mol D． 放電過程中KOH的物質的量濃度不變 【答案】C 【解析】A、負極上乙烷失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式C2H6+18OH-=2CO32--14e-+12H2O,正極反應式為2H2O+O2+4e﹣═4OH﹣，故A錯誤;B、放電過程中,負極上氫氧根離子參加反應導致濃度降低,所以堿性減弱,pH下降,故B錯誤；C.根據(jù)C2H6+18OH-=2CO32--14e-+12H2O可以知道,每消耗1 mol C2H6,則電路上轉移的電子為14 mol,故C正確；D、該反應中有水生成,導致溶液體積增大,KOH參加反應導致物質的量減少,所以KOH濃度降低,故D錯誤。 14．一種用于驅動潛艇的液氨-液氧燃料電池原理示意如圖，下列有關該電池說法正確的是 A． 該電池工作時，每消耗22.4L NH3轉移3mol電子 B． 電子由電極A經(jīng)外電路流向電極B C． 電池工作時，OH－向電極B移動 D． 電極B上發(fā)生的電極反應為：O2+ 4H＋+ 4e－＝2H2O 【答案】B 15．如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700 -900℃時，O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。下列說法正確的是 A． 電極甲發(fā)生還原反應 B． 電池內的O2-由電極乙移向電極甲 C． 電池總反應為N2H4 +2O2= 2NO +2H2O D． 當甲電極上有l(wèi)mol N2H4消耗時，乙電極上有22.4L O2參與反應 【答案】B 【解析】A、通氧氣一極為正極，通N2H4的一極為負極，即電極甲為負極，依據(jù)原電池的工作原理，電極甲上發(fā)生氧化反應，故A錯誤；B、根據(jù)原電池的工作原理，O2－從正極移向負極，故B正確；C、因為反應生成無毒無害物質，即N2H4轉化成N2和H2O，故C錯誤；D、題目中沒有說明條件是否為標準狀況下，因此無法計算氣體的體積，故D錯誤。 16．燃料電池作為安全性能較好的一類化學電源得到了更快的發(fā)展，一種以聯(lián)氨（N2H4）為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示，工作時產(chǎn)生穩(wěn)定無污染的物質。下列說法正確的是 A． M極生成氮氣且電極附近pH降低 B． 負極上每消耗1 mol N2H4，會有2 molH+通過質子交換膜 C． 正極的電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH- D． 電極M是原電池的正極 【答案】A 【解析】根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知電極N為正極，電極M為負極，燃料電池中的聯(lián)氨在負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為：N2H4-4e-=N2↑+4H+，氧氣在正極發(fā)生還原反應，電極反應式為：O2+4H++4e-=2H2O。 A項，結合分析可知電極M為負極，電極反應式為：N2H4-4e-=N2↑+4H+，生成氮氣，且會生成H+，導致電極M附近的pH降低，故A項正確；B項，結合分析可知電極M為負極，聯(lián)氨在負極發(fā)生氧化反應，根據(jù)電極反應式可知每消耗 1molN2H4，轉移4mol電子，會有4molH+通過質子交換膜，故B項錯誤；C項，結合分析可知正極的電極反應式：O2+4H++4e-=2H2O，故C項錯誤；D項，根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知電極N為正極，電極M為負極，故D項錯誤。 17．利用反應6NO2＋8NH3 =7N2＋12H2O構成電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是（ ） A． 電子從右側B電極經(jīng)過負載后流向左側A電極 B． 當有2.24 L NO2被處理時，轉移電子數(shù)為0.4NA C． 電極A極反應式為2NH3－6e－= N2＋6H+ D． 為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜 【答案】D 18．能源是人類共同關注的重要問題。頁巖氣是從頁巖層中開采出來的一種非常重要的天然氣資源，頁巖氣的主要成分是甲烷，是公認的潔凈能源。 （1）頁巖氣不僅能用作燃料，還可用于生產(chǎn)合成氣(CO和H2)。CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應器，發(fā)生反應 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1 已知：①CH4、H2、CO 的燃燒熱（△H）分別為-a kJ?mol-1、-b kJ?mol-1、-c kJ?mol-1； ②H2O (l) =H2O(g)； △H=+dkJ?mol-1 則△H1= ___________（用含字母a、b、c、d的代數(shù)式表示）kJ?mol-1。 （2）用合成氣生成甲醇的反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2，在10L恒容密閉容器中按物質的量之比1∶2充入CO和H2，測得CO的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如下圖所示，200℃時n(H2)隨時間的變化如下表所示： t/min 0 1 3 5 n(H2)/mol 8.0 5.4 4.0 4.0 ①△H2_________ (填“>”“<”或“ = ”)0。 ②下列說法正確的是____________ (填標號）。 a.溫度越高，該反應的平衡常數(shù)越大 b.達平衡后再充入稀有氣體，CO的轉化率提高 c.容器內氣體壓強不再變化時，反應達到最大限度 d.圖中壓強p1”、“<”或“=”）。如反應開始時仍充入10 mol CO和20 mol H2，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V(B)=__________L。 （3）關于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學平衡狀態(tài)B時的描述正確的是________ A．CO的含量保持不變 B．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等 C．2v正(CH3OH)= v正(H2) D．容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變 （4）已知CO2(g)+H2(g) CO(g) + H2O(g) △H = + 41.3 kJmol－1 ，試寫出由CO2和H2制取甲醇的熱化學方程式___________________________________。 （5）以CH3OH、O2、稀H2SO4組成燃料電池，寫出該電池正極的電極反應式：_________________。 【答案】4L2/mol2<4ADCO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H = －49.5kJmol－1O2 + 4e- + 4H+= 2H2O 20．化學反應原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。 （1）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3(g)與CO2(g)經(jīng)兩步反應生成尿素，兩步反應的能量變化示意圖如下： 則NH3(g)與CO2(g)反應生成尿素的熱化學方程式為___________________________。 （2）已知反應Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJmol－1。測得在不同溫度下，該反應的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下： 溫度(℃) 500 700 900 K 1.00 1.47 2.40 ①該反應的化學平衡常數(shù)K的表達式為____________，a________0(填“>”、“<”或“＝”)。在500 ℃ 2 L密閉容器中進行反應，F(xiàn)e和CO2的起始量均為4 mol，則5 min后達到平衡時CO2的轉化率為________，生成CO的平均速率v(CO)為_______________。 ②700 ℃反應達到平衡后，要使反應速率增大且平衡向右移動， 可采取的措施有 ___________。 （3）利用CO與H2可直接合成甲醇，下圖是由“甲醇-空氣”形成的綠色燃料電池的工作原理示意圖，寫出以石墨為電極的電池工作時負極的電極反應式_____________________，利用該電池電解1L 0．5mol/L的CuSO4溶液，當消耗560mLO2（標準狀況下）時，電解后溶液的pH＝_________（溶液電解前后體積的變化忽略不計）。 【答案】2NH3（g）+CO2（g）?H2O（l）+H2NCONH2（s）△H=-134kJ?mol-1K=c(CO)/c(CO2)>50%0.2mol/(L.min)增加 CO2 的量、升高溫度（填一種即可）CH3OH-6e-+H2O＝CO2+6H+1 CO2的量或者升高溫度， 因此，本題正確答案是：增加 CO2 的量或升高溫度； (3)負極發(fā)生氧化反應，負極CH3OH-6e-+H2O＝CO2+6H+，當消耗560mLO2 (標準狀況下)時即=0.025mol，根據(jù)電子守恒4OH-~O2~4e-，則消耗的氫氧根離子物質的量為0.025mol 4=0.1mol，所以溶液中氫離子的濃度為：=0.1mol/L，故pH=1，本題正確答案是：CH3OH-6e-+H2O＝CO2+6H+；1。 21．霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一（1）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應時 ，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線，如圖所示。 據(jù)此判斷: ①該反應的溫度T2____ T1 (填“>”或“<”)。 ②在T1溫度下，0～2 s內的平均反應速率v(N2)=___________。 ③當固體催化劑的質量一定時,增大其表面積可提高化學反應速率。若增大催化劑的表面積,則CO轉化率__ (填“增大”“減小”或“不變”)。 ④若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是____(填字母)。 a b c （2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。 ①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。 例如:CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867.0 kJ/mol 2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ/mol 寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2、CO2和H2O(g)的熱化學方程式:_________________。 ②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達到低碳排放的目的。下圖是通過人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。電極a、b表面發(fā)生的電極反應式分別為a:____________________, b:___________________________________。 【答案】＜0.05mol/(Ls)不變cH4(g)＋N2O4(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=－810.1kJmol－12H2O－4e－=O2↑＋4H＋2CO2＋4H＋＋4e－=2HCOOH +2H2O（g），△H=﹣810.1kJ/mol；綜上所述，本題答案是：CH4(g)＋N2O4(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=－810.1kJmol－1。 ②由圖可知，左室投入水，生成氧氣與氫離子，電極a表面發(fā)生氧化反應，為負極，電極反應式為2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，右室通入二氧化碳，酸性條件下生成HCOOH，電極b表面發(fā)生還原反應，為正極，電極反應式為2CO2+4e﹣+4H+═2HCOOH；綜上所述，本題答案是：2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+；2CO2+4H++4e﹣=2HCOOH。 22．甲醇被稱為21世紀的新型燃料,研究和合成甲醇有著重要的意義。 (1)已知：①H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) ΔH1<0；②CO2(g)CO(g)+1/2O2(g) ΔH2>0；③甲醇的燃燒熱為ΔH3。試用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)的ΔH, 則ΔH=__kJmol-1。 (2)該方法生產(chǎn)甲醇是目前工業(yè)上常用的方法。在一定溫度下，向2L密閉容器中充入1mol CO和2mol H2，發(fā)生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)， 5分鐘反應達平衡，此時CO的轉化率為80%。請回答： ①下列敘述合確的是__________(填編號)。 A．達到平衡時,移走部分甲醇，平衡將向右移動，正反應速率加快 B．縮小容器的體積，平衡將向右移動，c(CO)將變大 C．在相同的條件下，若使用甲催化劑能使正反應速率加快105倍，使用乙催化劑能使逆反應速率加快108倍，則應該選用乙催化劑 D．若保持平衡時的溫度和容積不變，再向容器中充入0.8mol CO和0.6mol CH3OH，則此時v正>v逆 ②在方框的坐標系中畫出甲醇的物質的量濃度隨時間的變化曲線 ___________________ (3)CO2和H2在催化劑Cu/ZnO作用下可發(fā)生兩個平行反應,分別生成CH3OH和CO。 反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 反應Ⅱ: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 控制CO2和H2初始投料比為1:3時,溫度對CO2平衡轉化率及甲醇和CO產(chǎn)率的影響如圖2所示。 ①由圖2可知溫度升高CO的產(chǎn)率上升,其主要原因可能是__________。 ②由圖2可知獲取CH3OH最適宜的溫度是_____。 (4)近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池的工作原理如圖所示: 電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過，電解質溶液為稀硫酸，則a電極的電極反應式為____。 【答案】ΔH=2ΔH1-ΔH2-ΔH3BCD反應Ⅱ正反應是吸熱反應,溫度升高平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高250℃CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+ 23．（題文）CO和NO2是汽車尾氣的主要污染物．汽車尾氣的反應式之一為：2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）．請回答下列問題： （1）已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣393.5kJ/mol 2C（s）+O2═2CO（g）△H=﹣221kJ/mol 則2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H=______． （2）一定溫度下，在一體積為VL的密閉容器中充入一定量的NO和CO時，反應進行到t時刻時達到平衡狀態(tài)，此時n（CO）=a mol、n（NO）=2a mol、n（N2）=b mol，且N2占平衡混合氣體總價體積的1/4． ①該反應的平衡常數(shù)K=______（用只含a、V的式子表示） ②判斷該反應達到平衡的標志是______（填序號） A．v（CO2）生成=v（CO）消耗 B．混合氣體的平均相對分子質量不再改變 C．混合氣體的密度不再改變 D．NO、CO、N2、CO2的物質的量濃度均不再變化 （3）在一定溫度下，將2.0mol NO、2.4mol CO通入固定容積2L的密閉容器中，反應過程中部分物質的物質的量變化如圖一所示， 則①有害氣體NO的轉化率是______，0～15min CO2的平均反應速率v（CO2）=______②20min時，若改變反應條件，導致CO濃度減小，則改變的條件是______（填序號） A．增加CO2的量 B．加入催化劑 C．降低溫度 D．擴大容積體積 （4）通過NOX傳感器可監(jiān)測NOX的含量，其工作原理如圖二所示， 則①Pt電極上發(fā)生的是______反應（填“氧化”或“還原”）②NiO電極上的電極反應式為______． 【答案】﹣746.5kJ/mol27V/aBD40%0.027mol?L﹣1?min﹣1CD還原NO+O2﹣﹣2e﹣=NO2 24．甲醇是一種重要化工原料，又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景。 (1)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。 ①該電池負極的電極反應式為__________________。 ②若以該電池為電源，用石墨作電極電解200 mL含有如下離子的溶液。 離子 Cu2+ H+ Cl? SO42－ c/molL-1 0.5 2 2 0.5 電解一段時間后，當兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質量為____。 (2)電解水蒸氣和CO2產(chǎn)生合成氣(H2+CO)。較高溫度下(700～1 000℃)，在SOEC兩側電極上施加一定的直流電壓，H2O和CO2在氫電極發(fā)生還原反應產(chǎn)生O2—，O2—穿過致密的固體氧化物電解質層到達氧電極，在氧電極發(fā)生氧化反應得到純O2。由圖可知A為直流電源的____(填“正極”或“負極”)，請寫出以H2O為原料生成H2的電極反應式：________。 【答案】CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O3.2g負極H2O+2e-=H2↑+O2- 25．一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意義，科學家提出以下幾個設想： Ⅰ.二氧化碳與氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一恒容密閉容器中分別投入1mol CO2、3 mol H2，發(fā)生反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術測出平衡時H2 的物質的量變化關系如圖所示。 （1）△H____________ (填“>” “<” 或“不能確定” )0。 （2）若測試中體系內無氧氣產(chǎn)生，試結合圖示推斷熱穩(wěn)定性：C2H4_______(填“>” “<”或“不能確定”)H2O。 Ⅱ.甲醇是重要的化學工業(yè)基礎原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下表所示： 化學反應 平衡 常數(shù) 溫度℃ 500 800 ①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g) K2 1.0 2.50 ③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g) K3 （1）某溫度下反應①中H2的平衡轉化率（a）與體系總壓強(P)的關系，如左下圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)_____________K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3=_______（用K1、K2表示）。 （2）在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②，已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如右上圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ和曲線Ⅲ。 當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時，改變的條件是_____________________。 （3）一種甲醇燃料電池，使用的電解質溶液是2molL－1的KOH溶液。 請寫出加入(通入)b物質一極的電極反應式_________________；每消耗6.4g甲醇轉移的電子數(shù)為_______________。 （4）一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸。通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合后，溶液中：2c(Ba2＋)= c(CH3COO-)，用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為________________。 【答案】<<=K1K2將體積壓縮為2LO2+4e－+2H2O = 4OH－1.2NA(1.26.021023)210-7b/(a-2b) 26．（1）已知在常溫常壓下： ① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol ② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH ＝ －566.0 kJ／mol ③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH ＝ －44.0 kJ／mol 寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：______________。 （2）利用甲醇燃料電池設計如下圖所示的裝置：則該裝置中b極的電極反應式為_________________________； Zn極為_______極。 【答案】CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH ＝﹣442.8 kJ∕mol CH3OH - 6e- + 8OH- = CO32- + 6H2O陰極 27．(1)如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答： 若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發(fā)生的電極反應式為______；電子的移動方向是______________；反應進行一段時間后溶液C的氫離子濃度將________(填“升高”、“降低”或“基本不變”)。 (2)下圖是一個雙液原電池裝置圖，下列說法正確的是__________。 A．鹽橋中的陰離子向CuSO4溶液中移動 B．鹽橋的作用之一是平衡電荷 C．銅片作電池的負極 D．該電池比單液原電池的電流更穩(wěn)定 (3)甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如下： 電池總反應為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則C電極是________(填“正極”或“負極”)，C電極的反應方程式為_______________；若線路中轉移3 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的CH3OH的質量為_____g。 【答案】2H＋＋2e－===H2↑由Fe電極沿導線流向A極降低B D負極CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋16 據(jù)電極反應式，負極每消耗1molCH3OH線路中轉移6mol電子，線路中轉移3mol電子，負極消耗CH3OH物質的量為0.5mol，消耗CH3OH的質量為0.5mol32g/mol=16g。