题目内容
科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列问题:
(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此电池的正极发生的电极反应:________________________________________________________________________,
负极发生的电极反应: __________________________________________________。
(3)电解液中H+向________极移动,向外电路释放电子的电极是________。
(4)使用该燃料电池的另一个好处是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
(2)3O2+12H++12e-—→6H2O
2CH3OH+2H2O—→2CO2+12H++12e-
(3)正 负极 (4)对环境无污染
解析 (1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应,在酸性条件下生成的CO2不与H2SO4反应,故电池总反应式为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。
(2)电池的正极O2得电子,由于是酸性环境,所以会生成H2O,用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式。
(3)H+移向正极,在正极生成水。
(4)产物是CO2和H2O,不会对环境造成污染。
氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料。
(1)以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池,因产物无污染,在很多领域得到广泛应用。若电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液,则该电池负极电极反应式为 。
(2)在一定温度下,在固定体积的密闭容器中进行可逆反应:N2+3H2
2NH3。该可逆反应达到平衡的标志是________________。
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆
B.单位时间生成m mol N2的同时消耗3m mol H2
C.容器内的总压强不再随时间而变化
D.混合气体的密度不再随时间变化
E.a molN≡N键断裂的同时,有6amolN—H键断裂
F.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L的密闭容器内充入1molN2和3molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度压强下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
| 反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| 压强/MPa | 16.80 | 14.78 | 13.86 | 13.27 | 12.85 | 12.60 | 12.60 |
则从反应开始到25min时,以N2表示的平均反应速率= ;该温度下平衡常数K= ;
(4)以CO2与NH3为原料合成尿素[化学式为CO(NH2)2]的主要反应如下,已知:
①2NH3(g)+CO2(g) == NH2CO2 NH4(s) △H= —l59.5 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5 kJ·mol-1
③H2O(1) == H2O(g) △H=+44.0kJ·mol-1
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式 ;
对于上述反应②在密闭容器中将过量NH2CO2NH4固体于300K下分解,平衡时P[H2O(g)]为a Pa,若反应温度不变,将体系的体积增加50%,则P[H2O(g)]的取值范围是_________________(用含a的式子表示)。(分压=总压×物质的量分数)