Question

磷酸燃料電池是目前較為成熟的燃料電池，其基本組成和反應原理如下。

      

（1）在改質器中主要發(fā)生的反應為_______________________________

（2）移位反應器中CO(g)+H₂O (g)   CO₂ (g)+H₂(g) ，在一定溫度下，在1L容器中發(fā)生上述反應，各物質的物質的量濃度變化如下表：

t/min	COmol/L)	H2O(mol/L)	CO2(mol/L)	H2(mol/L)
0	0.2	0.3	0	0
2	n1	n2	n3	0.1
3	n1	n2	n3	0.1
4	0.09	0.19	0.11	0.11

  ①此溫度下，該反應的平衡常數為________

  ②反應在3～4 min之間，氫氣的物質的量增多的原因可能是           （填代號）

     A．充入水蒸汽    B．升高溫度     C．使用催化劑     D．充入氫氣

（3）磷酸燃料電池負極排出的氣體主要是___                  __，

該電池正極的電極反應為_        _                            __。

（4）磷酸燃料電池的電極上鍍了鉑粉，這樣做的目的，除了起到更好的導電作用外，還具備的作用是                               。

（5）總體看來，整個體系中能量來自與CxHy與空氣的反應，假設CxHy為辛烷，且

已知辛烷的燃燒熱為5 518 kJ·mol^－1，請寫出辛烷燃燒熱的熱化學方程式             。

Answer 1

【知識點】燃料電池原理  化學平衡的移動 熱化學方程式 F1   F3  G2  

【答案解析】(1)CxHy+XH₂O XCO+(X+Y/2)H₂

 (2)① 0.5② B

 (3) CO₂      O₂ +4H⁺+4e^--=2H₂O   

 (4) 增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數，加快反應速率

 (5) C₈H₁₈(l)＋O₂(g)===8CO₂(g)＋9H₂O(l)；ΔH＝－5 518 kJ·mol^－1

  解析：（1）改質器中進入的物質是烴和水，反應溫度是800℃，出來的氣體是水、氫氣和一氧化碳，所以發(fā)生的化學反應：CxHy+XH₂O XCO+(X+Y/2)H₂(2)①根據氫氣濃度增加了0.1mol/L, n₁、n₂、n₃分別為0.1mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L，k=；② 反應物的濃度都減小了0.1mol/L，生成物的濃度都增大了0.1mol/L，排除ADC,選B；（3）燃料電池中，負極上燃料失去電子發(fā)生氧化反應，二氧化碳是廢氣，所以排出的氣體是二氧化碳，正極上氧化劑得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O（4）磷酸燃料電池的電極上鍍了鉑粉，這樣做的目的，除了起到更好的導電作用外，還具備的作用是增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數，加快反應速率，(5)根據燃燒熱的定義及熱化學方程式的要求得： C₈H₁₈(l)＋O₂(g)===8CO₂(g)＋9H₂O(l)；ΔH＝－5 518 kJ·mol^－1注意辛烷為液態(tài)，放熱反應的ΔH為負。

【思路點撥】本題考查了燃料電池的基本原理，難度不大，注意電極反應式的書寫要結合電解質溶液的酸堿性，電解質溶液的酸堿性不同，電極反應式可能不同。注意辛烷為液態(tài)，放熱反應的ΔH為負。