Question

（2010?西城区模拟）熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池，其工作原理如图所示：
（1）电极b是该燃料电池的（填“正”或“负”）

正

极．
（2）若以氢气为燃料，则A是（填化学式）

H₂

，Y是（填化学式）

CO₂

；CO₃^2-的移动方向是移向（填“电极a”或“电极b”）

电极a

；电极b的电极反应是

O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-

．
（3）若以一氧化碳为燃料，则反应非常慢，可通过反应CO+H₂O=CO₂+H₂，使一氧化碳转化为氢气再进一步反应．
①已知25℃时，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242kJ/mol
C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-111kJ/mol则25℃时，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）的反应热△H=

-41kJ/mol

．
②已知反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）在某温度时的平衡常数是9.0．若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，则一氧化碳在此反应条件下的转化率是

75%

．

Answer 1

分析：（1）在燃料电池中，电子由负极流向正极；
（2）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极；电解质中的阴离子移向负极；
（3）①根据盖斯定律来计算反应的焓变；
②根据化学方程式进行计算．

解答：解：（1）在燃料电池中，电子由负极流行正极，根据图示内容：电子是从a流向b，可以知道电极b是该燃料电池的正极，故答案为：正；
（2）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极，所以若以氢气为燃料，则A是氢气，根据：熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池“可以知道Y是二氧化碳，在电池中，电解质中的阴离子移向负极，正极上是氧气得电子的还原反应，故答案为：H₂；CO₂；电极a；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol；H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g），△H=242kJ/mol；CO（g）=C（s）+

1

2

O₂（g），△H=111kJ/mol，反应CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）可以看成是以上三个反应的和，所以反应CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-394kJ/mol+242kJ/mol+111kJ/mol=-41 kJ/mol，故答案为：-41 kJ/mol；
②解：设消耗的一氧化碳浓度为c，则：
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始浓度：0.01    0.01      0       0
变化浓度：c       c        c        c
平衡浓度：0.01-c   0.01-c     c      c
则有

c2

(0.01-c)2

=9，
解得c=0.0075（mol/L），
一氧化碳在此反应条件下的转化率=

0.0075

0.01

×100%=75%，
故答案为：75%．

点评：本题是一道综合题目，注重对原电池、盖斯定律计算反应热、化学平衡的计算的考查，考查角度广，难度较大．