甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是①CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g)△H1=+49.0kJ•mol-1②CH3OH(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2(g)△H2=-192.9kJ•mol-1下列说法正确的是( )A．上述图示的反应为吸热反应B．图中的能量题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．

甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=-192.9kJ•mol^-1
下列说法正确的是（　　）

	A．	上述图示的反应为吸热反应
	B．	图中的能量变化如图所示，则△H=E₁-E₃
	C．	H₂燃烧能放出大量的热，故CH₃OH转变成H₂的过程必须吸收热量
	D．	根据①②推知：在25℃、101 kPa时，1 mol CH₃OH（g）完全燃烧生成CO₂和H₂O放出的热量应大于676.7 kJ

分析 A、根据物质的能量大小与反应热的关系来判断；
B、根据△H=生成物总能量-反应物总能量来判断；
C、一个化学反应的能量变化取决于反应物和生成物自身的性质；
D、运用盖斯定律3×②-2×①，代入数据计算可得1 mol CH₃OH（g）完全燃烧生成CO₂和H₂O的焓变数值．

解答解：A、上述图示中反应物的能量大于生成物的能量，应为放热反应，故A错误；
B、图示中反应物的能量大于生成物的能量，应为放热反应，能量变化△H=E₁-E₂，故B错误；
C、一个化学反应的能量变化取决于反应物和生成物自身的性质，与其他因素无关，CH₃OH转变成H₂的过程和H₂燃烧能放出大量的热无关，故C错误；
D、根据①②运用盖斯定律3×②-2×①，代入数据计算可得，25℃时 H₂O为液态，故放出热量大于676.7 kJ，故D正确．
故选D．

点评本题考查化学能与热能的相互转化以及反应热的计算．注意在比较反应热大小时要带符号比较．

练习册系列答案

相关题目

16．下列物质的水溶液，由于水解而呈酸性的是（　　）

NaHSO₄

Na₂CO₃

CuCl₂

17．下列（1）-（4）四组反应中，将Ⅰ和Ⅱ对应反应的离子方程式写到如表．

	Ⅰ	Ⅱ
①	把Fe放入稀硫酸中	把Fe放入稀硝酸中
②	Ca（HCO₃）₂溶液中加入足量的NaOH溶液	Ca（OH）₂溶液中加入足量的NaHCO₃溶液
③	将0.1mol Cl₂通入含0.3mol FeBr₂的溶液中	将0.3mol Cl₂通入含0.1mol FeBr₂的溶液中
④	将少量SO₂通入到足量氨水	足量SO₂通入少量的氨水

	Ⅰ	Ⅱ
①
②
③
④

14．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料．工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇．已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度℃
化学反应	平衡常数	500	800
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）	K₁	2.5	0.15
②H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）	K₂	1.0	2.50
③3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）	K₃

（1）反应②是吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）某温度下反应①中H₂的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图1所示．则平衡状态由A变到B时，平衡常数K_A=K_B（填“＞”、“＜”或“=”）．据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示），反应③为放热反应（填“吸热”或“放热”）．

（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示，若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是加入催化剂．
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L．
（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al-AgO电池是应用广泛的鱼雷电池，其原理如图3所示．则该电池的负极反应式是Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸．通常状况下，将a mol•L^-1的醋酸与b mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为$\frac{2b}{a-2b}×1{0}^{-7}$L/mol．

1．目前，新能源不断被利用到现代的汽车中，高铁电池技术就是科研机构着力研究的一个方向．
（1）高铁酸钾-锌电池（碱性介质）是一种典型的高铁电池，则该种电池负极材料是Zn（填化学式）．
（2）工业上常采用NaClO氧化法生产高铁酸钾（K₂FeO₄），K₂FeO₄在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定．反应原理为
Ⅰ．在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe（NO₃）₃制得Na₂FeO₄：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH═2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O．
Ⅱ．Na₂FeO₄与KOH反应生成K₂FeO₄：Na₂FeO₄+2KOH═K₂FeO₄+2NaOH．
主要的生产流程如图1：

①写出反应①的离子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
②流程图中反应③是在某低温下进行的，且此温度无NaOH析出，说明此温度下
K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）已知K₂FeO₄在水溶液中可以发生：4FeO${\;}_{4}^{2-}$+10H₂O?4Fe（OH）₃↓+8OH^-+3O₂↑，则K₂FeO₄在水处理中的作用是杀菌消毒、净水．
（4）FeO${\;}_{4}^{2-}$在水溶液中的存在形态如图2所示．
①若向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO${\;}_{4}^{-}$的分布分数的变化情况是先变大，后变小．
②若向pH=6的这种溶液中滴加KOH溶液，则溶液中含铁元素的微粒中，HFeO₄^-转化为FeO₄^2-（填化学式）．

11．镁在工农业生产中有非常广泛的应用．
（1）工业上常用电解熔融MgCl₂制备金属镁，而MgCl₂的获得主要有两种方法：
方法一：从海水或光卤石中先获得MgCl₂•6H₂O，然后制得无水MgCl₂．
方法二：MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑；MgO+C+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCl₂+CO．
则在“方法一”中，从MgCl₂•6H₂O制无水MgCl₂操作时应在HCl气体保护下进行．在“方法二”中，MgO和C否（填“能”或“否”）直接反应生成金属镁．
（2）镁电池在性能上优于其他电池，具有更安全、环保、能效高等优点．有一种镁电池的反应为Mg+2CuCl═2Cu+MgCl₂，又知CuCl难溶于水，则该电池的正极反应式是2CuCl+2e^-═2Cu+2Cl^-．
（3）化合物MgSO₄在医疗上具有镇静、抗痉挛等功效．有一种以菱镁矿（主要成分是MgCO₃）为主要原料制备MgSO₄的方法如下：

步骤②中发生反应的离子方程式为2NH₄⁺+MgO═Mg²⁺+2NH₃↑+H₂O．
步骤④中调节pH=6.0～6.5的目的是抑制Mg²⁺水解，为了得到较纯的产品．对MgSO₄•7H₂O晶体直接加热能（填“能”或“不能”）得到无水MgSO₄固体？

18．硅与金刚砂（SiC）是两种重要的工业产品，它们都可由二氧化硅与碳反应制得，反应关系如图1所示：

（1）基态硅原子核外未成对的电子数为2；Si与C相比，第一电离能较小的是Si（填元素符号）．
（2）由SiO₂生成SiC的化学方程式是SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiC+2CO↑．
（3）粗硅提纯过程中往往会生成四氯化硅（SiCl₄），该物质在常温常压下为无色液体，其中Si原子的杂化轨道类型是sp³，Cl-Si-Cl键的键角为109°28′．
（4）SiC晶体与晶体硅（结构如图甲所示）的结构相似，其中C原子和Si原子的位置是交替的，在SiC中最小的环上有6个原子，SiC与晶体硅相比，SiC熔点较高．原因是二者均为原子晶体，结构和组成类似，Si-Si键键长大于Si-C键键长，故Si-Si键键能小，导致晶体硅的熔点低于碳化硅．
（5）SiC晶胞如图乙所示，Si-C键的键能为a kJ•mol^-1，理论上分解1mol SiC形成气态的原子所需要的能量为4akJ（用含a的式子表示）．

15．恒温恒压下，对于反应X₂（g）+Y₂（g）?2XY（g）达到平衡状态的标志是（　　）

	A．	V_正（X₂）═2V_逆（XY）
	B．	单位时间内生成2n mol XY的同时，生n mol的Y₂
	C．	容器内气体密度不随时间而变化
	D．	X₂、Y、XY的浓度之比为2：2：1

16．把下列盐溶液蒸干得到何种物质：
AlCl₃Al（OH）₃ Al₂（SO₄）₃Al₂（SO₄）₃ FeCl₃Fe（OH）₃ Na₂CO₃Na₂CO₃ CuSO₄CuSO₄．

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