题目内容

10.甲醇质子交换膜燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源.
(1)101kPa时,1mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ,则甲醇燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol;
(2)该电池的负极反应式为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

分析 (1)1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,以此书写热化学方程式;
(2)甲醇燃料电池中,甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳.

解答 解:(1)1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,则燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol,
故答案为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol;
(2)甲醇燃料电池中,甲醇中C元素的化合价升高,则甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳,电极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
故答案为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

点评 本题为综合题,涉及反应热的计算、热化学反应方程式的书写、燃料电池等知识点,注重高考常考考点的考查,题目难度中等.

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平衡转化率乙炔平衡转化率90%左右乙烯平衡转化率80%左右
日产量2.5吨(某设备条件下)3.6吨(相同设备条件下)
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
表二:原料来源生产工艺
原料生产工艺过程
乙炔CaCO3$\stackrel{①850-1100℃}{→}$CaO$→_{1100℃}^{②+C、电炉}$CaC2$\stackrel{③饱和食盐水}{→}$C2H2
乙烯来源于石油裂解气
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①从产率和产量角度分析虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多;
②从环境保护和能耗角度分析两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得.

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