精英家教網(wǎng)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(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=-192.9kJ?mol -1
下列說法正確的是（　　）
A、反應(yīng)②中的能量變化如圖所示，則△H2=E1-E3
B、CH3OH的燃燒熱△H=-192.9 kJ?mol -1
C、H2燃燒能放出大量的熱，故CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程必須吸收能量
D、根據(jù)②推知：在25℃，101 kPa時，1mol CH3OH（g）燃燒生成CO2和H2O（l）放出的熱量應(yīng)大于192.9 kJ
分析：A、反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，焓變=生成物總焓-反應(yīng)物總焓；
B、甲醇燃燒熱是1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量；
C、依據(jù)反應(yīng)①②可知甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣可以吸熱，也可以放熱；
D、氫氣燃燒放熱分析判斷；
解答：解：A、依據(jù)圖象分析反應(yīng)②中的能量變化分析可知反應(yīng)焓變=E1-E2，故A錯誤；
B、依據(jù)甲醇燃燒熱是1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出的熱量，數(shù)值大于192.9KJ，CH3OH的燃燒熱△H＜-192.9 kJ?mol -1 ，故B錯誤；
C、依據(jù)反應(yīng)①②可知甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣可以吸熱，也可以放熱，故C錯誤；
D、氫氣燃燒放熱，根據(jù)②推知：在25℃，101 kPa時，1mol CH3OH（g）燃燒生成CO2和H2O（l）放出的熱量應(yīng)大于192.9 kJ，故D正確；
故選D．
點評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)能量變化的分析判斷，燃燒熱概念理解計算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．
練習(xí)冊系列答案
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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

直接甲醇燃料電池（DMFC ），它屬于質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）中之一類，系直接使用水溶液以及蒸汽甲醇為燃料供給能源，而不需通過重組器高溫重組甲醇、汽油及天然氣等再取出氫以供發(fā)電．下列對于該電池的說法正確的是（　�。�

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)直接甲醇燃料電池（DMFC），它屬于質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）中之一類，系直接使用水溶液以及蒸汽甲醇為燃料供給能源，而不需通過重組器高溫重組甲醇、汽油及天然氣等再取出氫以供發(fā)電．下列對于該電池的說法不正確的是（　　）
A、直接甲醇燃料電池低溫生電、燃料成分危險性低與電池結(jié)構(gòu)簡單等特性B、電池工作時，電解質(zhì)溶液pH值保持不變C、電池的負(fù)極反應(yīng)式為3O2+12e-+12H+?6H2OD、電池工作時，1molCH3OH被氧化時就有6NA個氫離子在正極消耗

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科目：高中化學(xué) 來源：2010-2011學(xué)年湖北省武漢市江漢區(qū)黃岡市高三上學(xué)期期末考試（理綜）化學(xué)部分 題型：選擇題

科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下：下列說法錯誤的是

A．a(chǎn)是負(fù)極，b是正極

B．b極的電反應(yīng)是：O2+4H++4e-=2H2O

C．甲醇在a極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)

D．當(dāng)電路上通過2mol電子消耗的CH3OH為mol

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2010-2011學(xué)年河北省高三一�？荚嚕ɡ砭C）化學(xué)部分 題型：選擇題

科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下：下列說法錯誤的是

A．a(chǎn)是負(fù)極，b是正極  

B．b極的電反應(yīng)是：O2+4H++4e-=2H2O

C．甲醇在a極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)

D．當(dāng)電路上通過2mol電子消耗的CH3OH為mol

 

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（12分）車載甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC)將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的工 藝有兩種：（1）水蒸氣變換（重整）法；（2）空氣氧化法。兩種工藝都得 到副產(chǎn)品CO。

1．分別寫出這兩種工藝的化學(xué)方程式，通過計算，說明這兩種工藝的優(yōu)缺點。有關(guān)資料（298 .15K）列于表3。

表3  物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

物質(zhì)

ΔfHm/kJ?mol-1

Sm/J?K-1?mol-1

CH3OH（g）

-200.66

239.81

CO2（g）

-393.51

213.64

CO（g）

-110.52

197.91

H2O（g）

-241.82

188.83

H2 （g）

0

130.59

2．上述兩種工藝產(chǎn)生的少量CO會吸附在燃料電池的Pt或其他貴金屬催化劑表面，阻礙H2的吸附和電氧化，引起燃料電池放電性能急劇下降，為此，開發(fā)了除去CO的方法�，F(xiàn)有一組實驗結(jié)果（500K）如表4。

表中PCO、PO2 分別為CO和O2的分壓；rco為以每秒每個催化劑Ru活性位上所消耗的CO分子數(shù)表示的CO的氧化速率。（1）求催化劑Ru上CO氧化反應(yīng)分別對CO和O2的反應(yīng)級數(shù)（取整數(shù)），寫出 速率方程。（2）固體Ru表面具有吸附氣體分子的能力，但是氣體分子只有碰到空活性位才可能發(fā)生吸附作用。當(dāng)已吸附分子的熱運動的動能足以克服固體引力場的勢壘時，才能脫附，重新回到氣相。假設(shè)CO和O2的吸附與脫附互不影響，并且表面是均勻的，以θ表示氣體分子覆蓋活性位的百分?jǐn)?shù)（覆蓋度），則氣體的吸附速率與氣體的壓力成正比，也與固體表面的空活性位數(shù)成正比。研究提出CO在Ru上的氧化反應(yīng)的一種機理如下：

其中kco,ads、 kco,des分別為CO在Ru的活性位上的吸附速率常數(shù)和脫附速率常數(shù)，ko2,ads為O2在Ru的活性位上的吸附速率常數(shù)。M表示Ru催化劑表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上的吸附比O2的吸附強得多。試根據(jù)上述反應(yīng)機理推導(dǎo)CO在催化劑Ru表面上氧化反應(yīng)的速率方程（不考慮O2的脫附；也不考慮產(chǎn)物CO2的吸附），并與實驗結(jié)果比較。

3．有關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)函數(shù)（298．15 K）如表5。

表5　物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

物質(zhì)

ΔfHm/kJ?mol-1

Sm/J?K-1?mol-1

H2 （g）

0

130.59

O2（g）

0

205.03

H2O （g）

-241.82

188.83

H2O （l）

-285.84

69.94

在373.15K，100kPa下，水的蒸發(fā)焓Δvap Hm=40.64kJ?mol-1，在298.15～3

73.15K間水的等壓熱容為75.6 J?K-1?mol-1。（1）將上述工藝得到的富氫氣體作為質(zhì)子交換膜燃料電池的燃料。燃料電池的理論效率是指電池所能做的最大電功相對于燃料反應(yīng)焓變的效率。在298.15K，100 kPa下，當(dāng)1 molH2燃燒分別生成H2O（l) 和 H2O（g)時，計算燃料電池工作的理論效率，并分析兩者存在差別的原因。（2）若燃料電池在473.15 K、100 kPa下工作，其理論效率又為多少（可忽略焓 變和嫡變隨溫度的變化）？（3）說明（1）和（2）中的同一反應(yīng)有不同理論效率的原因。

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