Question

（13分）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）101 kPa時，1 mol CH₃OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為                                     。
（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="+49.0" kJ·mol^-1
②CH₃OH(g)+O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g)　△H₂
已知H₂(g)+O₂(g)===H₂O(g)　　△H ="-241.8" kJ·mol^-1
則反應(yīng)②的△H₂= 　　　　　　　　　      。
（3）甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右。甲醇進(jìn)入　　　　極（填“正”或“負(fù)”），該極發(fā)生的電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　                　　。

（4）已知H—H鍵能為436 KJ/mol，H—N鍵能為391KJ/mol，根據(jù)化學(xué)方程式：
N_{2 （g）}+ 3H_{2 （g）}= 2NH_3（g） ΔH=" —92.4" KJ/mol，則N≡N鍵的鍵能是                 。

Answer 1

（13分）（1）CH₃OH(l) + 3/2 O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)  △H =－726.51 kJ/mol （3分）
（2）－192.8 kJ·mol^-1  （3分）    
（3）負(fù)  （2分） CH₃OH+ H₂O－6e^－＝CO₂ + 6H⁺ （2分） （4）945．6KJ/mol （3分）

試題分析：（1）根據(jù)已知條件可知，甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為CH₃OH(l) + 3/2 O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)  △H =－726.51 kJ/mol。
（2）根據(jù)蓋斯定律可知，②－①即得到H₂(g)+O₂(g)＝H₂O(g)，所以該反應(yīng)的△H＝△H₂－49.0 kJ·mol^-1＝－241.8 kJ·mol^-1，解得△H₂＝－192.8 kJ·mol^-1 。
（3）原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子。所以甲醇在負(fù)極通入。由于含有氫離子交換膜，因此負(fù)極電極反應(yīng)式是CH₃OH+ H₂O－6e^－＝CO₂ + 6H⁺。
（4）反應(yīng)熱等于反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂吸收的能量和形成化學(xué)鍵時所放出的能量的差值。因此根據(jù)鍵能可知，ΔH＝x＋2×436kJ/mol－2×3×391kJ/mol＝—92.4 KJ/mol，解得x＝945．6KJ/mol，即氮氮三鍵鍵能是945．6KJ/mol。
點評：在計算反應(yīng)熱時除根據(jù)蓋斯定律外，還可以利用鍵能進(jìn)行計算。因為化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)就是舊鍵斷裂。新鍵形成的過程。