Ⅰ:甲醇燃料電池的種類很多。
(1)我們常用的一種甲醇燃料電池,是以甲醇與氧氣的反應(yīng)為原理設(shè)計的,其電解質(zhì)溶液是KOH溶液。寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式_______________。
(2)下圖為常用筆記本電腦所用甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置中________(填“a”或“b”)為電池的正極,  已知任何反應(yīng)都具有一定的可逆性。該甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池在實際工作中,各反應(yīng)物、生成物均以氣態(tài)的形式存在且反應(yīng)也具有一定可逆性,即其反應(yīng)原理可表示為 2CH3OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g),試寫出該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)___________ ; 在電腦的使用過程中,電池的溫度往往因為各種原因會升高,試判斷溫度升高時該反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)____________(填增大、減小、不變),其反應(yīng)的正反應(yīng)速率 ___________(填增大、減小、不變);溫度升高_(dá)________(填有利或不利于)電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 
(3)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)  ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:__________。
II:某溫度下,向密閉容器中充入2.0 mol CO和1.0mol H2O,發(fā)生反應(yīng):
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。 CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化關(guān)系如圖,回答下列問題:
(4)如果一個可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K值很大,下列說法正確的是_________(填字母)。
A.該反應(yīng)的反應(yīng)物混合后很不穩(wěn)定   
B.該反應(yīng)一旦發(fā)生將在很短的時間內(nèi)完成
C.該反應(yīng)體系達(dá)到平衡時至少有一種反應(yīng)物的百分含量很小           
D.該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)                 
E.該反應(yīng)使用催化劑意義不大  
(5)t2時刻向平衡體系中再通入1.0 mol H2O(g),t3時刻重新建立平衡,請在原坐標(biāo)圖中將改變這一條件后CO的轉(zhuǎn)化率的變化趨勢表示出來,必須注明再次建立平衡后CO的轉(zhuǎn)化率。
Ⅰ(1)CH3OH+8OH- 6e-=CO32- +6H2O
(2)b  ; ;減小  ;增大 ;不利 
(3)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l)    ΔH=-442.8 kJ·mol-1
Ⅱ:(4)C
(5)  
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2011?濟(jì)南二模)煤經(jīng)過化學(xué)加工可轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料以及各種化工產(chǎn)品,從而提高了煤的利用率.
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣.反應(yīng)為:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=131.5kJ?mol-1
①下列措施中,不能提高碳的轉(zhuǎn)化率的是
b
b
(填字母序號).
a.容器的容積不變,增加水蒸汽的物質(zhì)的量       b.縮小容器的容積,增大壓強
c.及時將水煤氣從容器中移走                  d.其他條件不變,升高溫度
②又知,C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H=172.5kJ?mol-1.則CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的焓變(△H)為
-41kJ?mol-1
-41kJ?mol-1

(2)CO與H2在一定條件下可反應(yīng)生成甲醇,CO(g)+2H2?CH3OH(g).甲醇是一種燃料,可用于設(shè)計燃料電池.下圖是甲醇燃料電池的原理示意圖.

①a處通入的是
甲醇
甲醇
(填物質(zhì)名稱),左側(cè)電極上發(fā)生
氧化
氧化
(填“氧化”或“還原”)反應(yīng).
②該電池工作過程中,H+的移動方向為從
(填“左”或“右”)
③該電池正極反應(yīng)式為
4H++O2+4e-=2H2O
4H++O2+4e-=2H2O

④若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液,設(shè)有0.01mol CH3OH完全放電,NaCl足量,且電解產(chǎn)生的Cl2全部溢出,電解前后忽略溶液體積的變化,則電解結(jié)束后所得溶液的pH=
14
14

(3)將等量的CO(g)和H2O(g)分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=akJ?mol-1,得到下列數(shù)據(jù):
實驗組 溫度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達(dá)到平衡所需時間/min
H2O CO H2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 2 4 0.9 t
①在實驗1中,以v(CO2)表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為
0.16
0.16
mol?L-1?min-1
②在實驗2中,t
5.(填“>”、“<”或“=”)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2013?泰安二模)近年來,以天然氣等為原料合成甲醇的難題被一一攻克,極大地促進(jìn)了甲醇化學(xué)的發(fā)展.
(1)與炭和水蒸氣的反應(yīng)相似,以天然氣為原料也可以制得CO和H2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2

(2)合成甲醇的一種方法是以CO和H2為原料,其能量變化如圖1所示:
由圖可知,合成甲醇的熱化學(xué)方程式為
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=(a-b)kJ/mol
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=(a-b)kJ/mol

(3)以CO2為原料也可以合成甲醇,其反應(yīng)原理為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
①在lL的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下發(fā)生反應(yīng),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時問變化如圖2所示:
則下列說法正確的是
BD
BD
(填字母);
A.3min時反應(yīng)達(dá)到平衡
B.0~10min時用H2表示的反應(yīng)速率為0.225mol?-1?min-1
C.CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為25%
D.該溫度時化學(xué)平衡常數(shù)為
16
3
(mol?L-1)-2

②在相同溫度、相同容積的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器 容器1 容器2 容器3
反應(yīng)物投入量(始態(tài)) 1molCO2、3molH2 0.5molCO2、1.5molH2 1molCH3OH、1molH2O
CH3OH的平衡濃度/mol?L-1 c1 c2 c3
平衡時體系壓強/Pa p1 p2 p3
則下列各量的大小關(guān)系為c1
等于
等于
c3,p2
小于
小于
p3(填“大于”、“等于”或“小于”).
(4)近年來,甲醇燃料電池技術(shù)獲得了新的突破,如圖3所示為甲醇燃料電池的裝置示意圖.電池工作時,分別從b、c充入CH3OH、O2,回答下列問題:
①從d處排出的物質(zhì)是
,溶液中的質(zhì)子移向電極
N
N
(填“M”或“N”);
②電極M上發(fā)生的電極反應(yīng)式為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

直接甲醇燃料電池(DNFC)被認(rèn)為是21世紀(jì)電動汽車最佳候選動力源.
(1)101kPa時,1mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51kJ/mol,則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為
CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol
CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol

(2)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H1=+49.0kJ?mol-1
②CH3OH(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g)△H2
已知H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJ?mol-1
則反應(yīng)②的△H2=
-192.8kJ?mol-1
-192.8kJ?mol-1

(3)甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右.甲醇進(jìn)入
負(fù)
負(fù)
極(填“正”或“負(fù)”),該極發(fā)生的電極反應(yīng)為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

(4)已知H-H鍵能為436kJ/mol,H-N鍵能為391kJ/mol,根據(jù)化學(xué)方程式:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol,則N≡N鍵的鍵能是
945.6KJ/mol
945.6KJ/mol

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇:CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g).

(1)分析該反應(yīng)并回答下列問題:
①平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
c(CH3OH)
c(CO)?c(H2)2
c(CH3OH)
c(CO)?c(H2)2

②下列各項中,不能夠說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是
D
D
(填序號).
A、恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化
B、一定條件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
C、一定條件下,CO、H2和CH3OH的濃度保持不變
D、一定條件下,單位時間內(nèi)消耗2mol CO,同時生成1mol CH3OH
(2)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①該反應(yīng)的焓變△H
0(填“>”、“<”或“=”).
②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1
K2(填“>”、“<”或“=”).
③若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
B
B

A、升高溫度
B、將CH3OH(g)從體系中分離
C、使用合適的催化劑
D、充入He,使體系總壓強增大
(3)2009年10月,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池工作時,b口通入的物質(zhì)為
CH3OH
CH3OH
,c口通入的物質(zhì)為
O2
O2

②該電池正極的電極反應(yīng)式為:
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+4H+=2H2O

③工作一段時間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有
1.2
1.2
NA個電子轉(zhuǎn)移.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

甲醇是基礎(chǔ)有機化工原料和新型清潔燃料,廣泛用于制造各種燃料電池.工業(yè)上以甲烷和水蒸氣為原料制備甲醇,反應(yīng)過程如下.
精英家教網(wǎng)
反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2 (△H2<0=
(1)圖1是反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行過程中的能量變化示意圖.根據(jù)圖象判斷,升高溫度,反應(yīng)I的平衡常數(shù)將
 
 (填“增大”、“減小”或“不變”).
(2)已知在催化劑和一定壓強下,反應(yīng)Ⅱ能自發(fā)進(jìn)行.在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律.
圖2是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,則曲線Z對應(yīng)的溫度是
 
;該溫度下上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為
 

(3)圖3甲是一種甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖,甲醇提供質(zhì)子和電子,電子經(jīng)外電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng),電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2
  △  
.
 
2CO2+4H2O.
①M電極的電極反應(yīng)式為
 

②以上述電池做電源,用圖3乙所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)Al電極附近逐漸變渾濁并有氣泡逸出,原因是(用離子方程式表示):
 
.Al電極應(yīng)接燃料電池的
 
(填“M”或“N”)極.
(4)合成甲醇時可選用CuCl為催化劑.CuCl是不溶于水的白色固體,制備時向CuCl2溶液中加入過量銅粉,發(fā)生反應(yīng)CuCl2+Cu═2CuCl.在實驗過程中應(yīng)先加入濃鹽酸,發(fā)生反應(yīng)CuCl+HCl?H[CuCl2].反應(yīng)結(jié)束后將溶液倒入蒸餾水中有CuCl生成.實驗過程中加入濃鹽酸的目的是
 
.當(dāng)c(Cl-)=2×10-3mol?L-1時,c(Cu+)=
 
 mol?L-1.已知:Ksp(CuCl)=1.7×10-7

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案