题目内容
由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点．为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发．燃料电池的燃料有氢气、甲醇、汽油等．（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料．已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2H2（g）+O2 （g）=2H2O （l）△H=-571.6kJ?mol-1 ①
CH3OH（l）+O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.0kJ?mol-1 ②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式： ．
（2）有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇一空气燃料电池．这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2-．
①电池正极发生的反应是 ；
负极发生的反应是 ．
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O2-的移动方向是 ．
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者却要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车．主要原因是： ．
【答案】分析：（1）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到；
（2）①燃料电池中依据原电池工作原理，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质是固体，氧气得到电子生成氧离子；甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳；
②原电池中阴离子移向负极
③依据原电池反应能量转化率高分析判断．
解答：解：（1）2H2（g）+O2 （g）=2H2O （l）△H=-571.6kJ?mol-1 ①
2CH3OH（l）+3O2（g）→2CO2（g）+4H2O（l）△H=-726.0kJ?mol-1 ②
依据盖斯定律①×3-②得到：2CO2 （g）+6H2 （g）=2CH3OH（l）+2H2O （l）△H=-262.8kJ?mol-1；
热化学方程式为：CO2 （g）+3H2 （g）=CH3OH（l）+H2O （l）△H=-131.4 kJ?mol-1；
故答案为：CO2 （g）+3H2 （g）=CH3OH（l）+H2O （l）△H=-131.4 kJ?mol-1；
（2）①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应为：O2+4e-=2O2-； 甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
故答案为：O2+4e-=2O2-； CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极，氧离子从正极流向负极移动；
故答案为：从正极流向负极；
③原电池反应实现能量转化的高效率，燃料电池能量转化率高；
故答案为：燃料电池的能量转化率高．
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理分析判断，电极反应书写方法，注意电解质是固体，题目难度中等．
（2）①燃料电池中依据原电池工作原理，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质是固体，氧气得到电子生成氧离子；甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳；
②原电池中阴离子移向负极
③依据原电池反应能量转化率高分析判断．
解答：解：（1）2H2（g）+O2 （g）=2H2O （l）△H=-571.6kJ?mol-1 ①
2CH3OH（l）+3O2（g）→2CO2（g）+4H2O（l）△H=-726.0kJ?mol-1 ②
依据盖斯定律①×3-②得到：2CO2 （g）+6H2 （g）=2CH3OH（l）+2H2O （l）△H=-262.8kJ?mol-1；
热化学方程式为：CO2 （g）+3H2 （g）=CH3OH（l）+H2O （l）△H=-131.4 kJ?mol-1；
故答案为：CO2 （g）+3H2 （g）=CH3OH（l）+H2O （l）△H=-131.4 kJ?mol-1；
（2）①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应为：O2+4e-=2O2-； 甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
故答案为：O2+4e-=2O2-； CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极，氧离子从正极流向负极移动；
故答案为：从正极流向负极；
③原电池反应实现能量转化的高效率，燃料电池能量转化率高；
故答案为：燃料电池的能量转化率高．
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理分析判断，电极反应书写方法，注意电解质是固体，题目难度中等．
练习册系列答案
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