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);△H=+49.0 kJ?mol-1
②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g);△H=-192.9 kJ?mol-1
下列說法正確的是( 。
A、反應(yīng)①中的能量變化如圖所示
精英家教網(wǎng)
B、CH3OH的燃燒熱為192.9kJ?mol-1
C、CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程一定要吸收能量
D、根據(jù)②推知反應(yīng):CH3OH(l)+
1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g)
 的△H>-192.9kJ?mol-1
分析:A、反應(yīng)物的能量高于生成物的能量,則反應(yīng)是放熱的過程;
B、燃燒熱是指完全燃燒1mol物質(zhì)生成最穩(wěn)定的產(chǎn)物的過程所放出的熱量;
C、根據(jù)化學(xué)反應(yīng)焓變的意義以及反應(yīng)能量變化和反應(yīng)物、產(chǎn)物能量的關(guān)系來回答判斷;
D、氣體甲醇變?yōu)橐簯B(tài)甲醇的過程是放熱的過程.
解答:解:A、根據(jù)圖顯示內(nèi)容知道:反應(yīng)物的能量高于生成物的能量,則反應(yīng)是放熱的過程,而①是吸熱的過程,故A錯(cuò)誤;
B、燃燒熱是指完全燃燒1mol物質(zhì)生成最穩(wěn)定的產(chǎn)物的過程放出的熱量,甲醇燃燒對(duì)應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)該是二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)的水,不是氫氣,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)化學(xué)方程式②知道,甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣的過程就是放熱的,故C錯(cuò)誤;
D、氣體甲醇變?yōu)橐簯B(tài)甲醇的過程是放熱的過程,根據(jù)反應(yīng)②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g);△H=-192.9 kJ?mol-1 知道,液態(tài)甲醇發(fā)生此反應(yīng)放出的熱量會(huì)小于192.9kJ,故D正確.
故選D.
點(diǎn)評(píng):本題考查學(xué)生物質(zhì)具有的能量和化學(xué)反應(yīng)的吸放熱之間的關(guān)系,注意知識(shí)的歸納和整理是解題的關(guān)鍵,難度不大.
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:

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(duì)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(duì)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(xiǎn)性低與電池結(jié)構(gòu)簡單等特性B、電池工作時(shí),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(shí),1molCH3OH被氧化時(shí)就有6NA個(gè)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(cuò)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)年河北省高三一模考試(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(cuò)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(jì)算,說明這兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。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(huì)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(duì)CO和O2的反應(yīng)級(jí)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(yùn)動(dòng)的動(dòng)能足以克服固體引力場的勢壘時(shí),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(jī)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(qiáng)得多。試根據(jù)上述反應(yīng)機(jī)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí),計(jì)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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