题目内容

【题目】航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源,燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能,甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质,其总反应的化学方程式为:CH4+2O2+2OH===CO32—+3H2O。

(1)负极上的电极反应为____________________________________

(2)消耗标准状况下的5.6 L O2时,有________ mol电子发生转移。

(3)开始放电时,正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

【答案】CH4+10OH-8e===CO32—+7H2O 1 增大

【解析】

1)该燃料电池中,负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子;
2)根据氧气和转移电子正极的关系式计算转移电子物质的量;
3)放电时,正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大。

(1)该燃料电池中,负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,其电极反应式分别为:CH410OH8e===CO32—7H2O,故答案为:CH410OH8e===CO32—7H2O

(2)氧气物质的量= =0.25mol,因负极电极反应式为: 2H2O+O2+4e=4OH知,转移电子物质的量=4n(O2)=4×0.25mol=1mol,故答案为:1

(3)放电时,正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大,则溶液的pH增大,故答案为:增大。

练习册系列答案
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【题目】运用化学反应原理研究化学反应有重要的意义。请回答下列问题:

(1)已知在25 ℃,101 kPa下,断开1 mol H—H键要吸收436 kJ的能量,断开1 mol I—I键要吸收151 kJ的能量,断开1 mol I—H键要吸收298 kJ的能量。

①通过以上数据计算当I2 H2反应生成2 mol H—I时会放出9kJ的能量;若将1 mol I21 mol H2置于密闭容器中,并在上述条件下反应,发现热量实测值(恢复到25 ℃,101 kPa)远小于上述计算值,你认为最可能的原因是_______________________

(2)一定条件下,甲烷与水蒸气发生反应:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g),工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2

①一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入1.6 mol CH42.4 mol H2O(g)发生上述反应,CO(g)的物质的量随时间的变化如图所示。0~2 min内的平均反应速率υ(H2)__________ mol·L1·min1 平衡时CH4的转化率为_____________[转化率=×100%]

②若要进一步提高该反应的化学反应速率,除了使用催化剂和升高温度外, 还可以采取的措施有_______________________(任写一条)。

③下列能说明上述反应达到平衡状态的是________(填代号)。

a υ(CH4)(H2)

b 恒温恒容时,容器内混合气体的密度保持不变

c CH4(g)H2O(g)的浓度保持不变

d CH4(g)H2O(g)CO(g)H2(g)的物质的量之比为1:1:1:3

e 断开3 mol H-H键的同时断开2 mol O-H

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