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4．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）+$\frac{3}{2}$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：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-131.4kJ•mol-1．
（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O2+4e-=2O2-；
负极发生的反应是CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O．
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O2-的移动方向是从正极流向负极．
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：燃料电池的能量转化率高．

分析 （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）依据盖斯定律计算焓变，进而书写热化学方程式；
（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：CH3OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
故答案为：O2+4e-=2O2-；  CH3OH+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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2．在实验室里可用如图所示装置来制取氯酸钠、次氯酸钠和探究氯水的性质． 如图中：
①为氯气发生装置；
②的试管里盛有15mL 30% NaOH溶液来制取氯酸钠，并置于热水浴中；
 ③的试管里盛有15mL 8% NaOH溶液来制取次氯酸钠，并置于冰水浴中；
④的试管里加有紫色石蕊试液；   
⑤为尾气吸收装置．请填写下列空白：
（1）制取氯气时，在烧瓶里加入一定量的二氧化锰，通过分液漏斗（填写仪器名称）向烧瓶中加入适量的浓盐酸．实验室制Cl2的化学方程式MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；
实验时为了除去氯气中的HCl气体，可在①与②之间安装盛有C（填写下列编号字母）的净化装置．
A．碱石灰   B．氢氧化钠溶液 C．饱和食盐水  D．浓硫酸
（2）如果将过量二氧化锰与20mL 12mol•L-1的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气
小于 0.06mol．（填“大于”“小于”“等于”），若有17.4g的MnO2被还原，则被氧化的HCl质量为142g．
（3）比较制取氯酸钠和次氯酸钠的条件，二者的差异是①所用NaOH浓度不同；②反应控制的温度不同．
（4）实验中可观察到④的试管里溶液的颜色发生了如下变化，请填写如表中的空白．
实验现象原因
溶液最初从紫色逐渐变为红色氯气与水反应生成的H+使石蕊变色
随后溶液逐渐变为无色HClO有强氧化性，体现漂白作用是其褪色
然后溶液从无色逐渐变为溶液颜色变为浅绿色色溶液中溶解了大量的氯气，体现浅绿色
3．某金属氧化物两种质量分别为10g．用CO还原后，得到金属质量分别为7.00g和7.78g．求金属的相对原子质量．
12．已知：
①CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H=+49.0kJ/mol
②CH3OH（g）+3/2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-192.9kJ/mol
由上述方程式可知：CH3OH的燃烧热大于（填“大于”、“等于”或小于”）192.9kJ/mol．已知水的气化热为44kJ/mol．则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-124.6kJ•mol-1．
19．根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或几步完成这个总过程的热效应是相等的”观点来计算反应热．
（1）已知：P4（s，白磷）+5O2（g）═P4O10（s）△H=-2983.2kJ•mol-1
P（s，红磷）+$\frac{5}{4}$O2（g）═$\frac{1}{4}$P4O10（s）△H=-738.5  kJ•mol-1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为P4（白磷，s）═4P（红磷，s）△H=-29.2kJ•mol-1；相同状况下，能量较低的是红磷；白磷的稳定性比红磷低（填“高”或“低”）．
（2）已知反应：
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H1
N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H2
$\frac{1}{2}$N2（g）+$\frac{3}{2}$H2（g）═NH3（g）△H3
利用上述三个反应，计算4NH3（g）+7O2（g）═4NO2（g）+6H2O（g）的反应焓变为6△H1+2△H2-4△H3 （用含△H1、△H2、△H3的式子表示）．
9．污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题，污染分为空气污染，水污染，土壤污染等．
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料．
已知：H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1
C（s）+1/2O2（g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1．
该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$．
②洗涤含SO2的烟气．以下物质可作洗涤剂的是ac（选填序号）．
a．Ca（OH）2      b．CaCl2c．Na2CO3       d．NaHSO3
（2）为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用（NH4）2CO3，反应为：（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）=2NH4HCO3（aq）△H3
为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度．然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图1，则：

①△H3＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在T4～T5这个温度区间，容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是：T4～T5反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的吸收效率降低．
（3）催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．
①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强．则反应离子方程式为：2 NO3-+5H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2OH-+4H2O．
②电化学降解NO3-的原理如图2，电源正极为：A（选填填“A”或“B”），阴极反应式为：2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O．
16．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用．

（1）利用“化学蒸气转移法”制备二硫化钽（TaS2）晶体，发生如下反应：
TaS2（s）+2I2（g）═TaI4（g）+S2（g）△H＞0   （Ⅰ）若反应（Ⅰ）的平衡常数K=1，向某恒容容器中加入1mol I2 （g）和足量TaS2s），I2 （g）的平衡转化率为66.7%．如图1所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2 （g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1＜T2（填“＞”“＜”或“=”）．上述反应体系中循环使用的物质是I2．
（2）利用H2S废气制取氢气的方法有多种．
①高温热分解法
已知：H2S（g）═H2（g）+$\frac{1}{2}$S2（g）△H4在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验．以H2S起始浓度均为c mol•L-1测定H2S的转化率，结果如图2．图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率．△H4＞0（填＞，=或＜）；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的进间缩短．
②电化学法
该法制氢过程的示意图如图3．反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为2Fe2++2H+ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Fe3++H2↑．
13．把3molA和2.5molB混合盛入容积为2L的容器内，使它们发生反应：3A（气）+B（气）?xC（气）+2D（气）经过5min后达到平衡生成1mol D，测得C的平均生成速率为0.10mol•L-1•min-1．下列叙述正确的是（　　）
A．A的平均消耗速率为0.32mol•L-1•min-1
B．B的转化率为80%
C．x的值为2
D．B的平衡浓度为1mol•L-1
14．某芳香族化合物A的分子式为C8H8O3，其苯环上的一卤代物有两种同分异构体．如图表示化合物A～H之间的转化关系，其中化合物G能发生银镜反应．

请回答：
（1）A的结构简式．
（2）反应⑥的化学方程式．
（3）反应①的离子方程式+2OH-$\stackrel{△}{→}$+CH3OH+H2O．
（4）检验化合物H的试剂是浓溴水（或FeCl3溶液），化合物H和E反应的化学方程式，该反应类型是缩聚．
（5）写三种A的同分异构体的结构简式（要求所写结构式苯环上取代基数目各不相同）．

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