题目内容

甲醇（CH3OH）燃料电池可用作电动汽车电源，下图为电池示意图。在电池的一极通入甲醇，另一极通入氧气，工作时H+由负极移向正极。下列叙述不正确的是


  1. A.
    外电路通过0.6 mol电子时，理论上消耗甲醇3.2 g
  2. B.
    通甲醇一端为负极
  3. C.
    正极反应为：O2+4H++4e-= 2H2O
  4. D.
    负极反应为：CH3OH+H2O+6e-= CO2↑+6H+
D
试题分析：甲醇在反应中失去电子，因此甲醇在负极通入，电极反应式为CH3OH+H2O －6e- = CO2↑+6H+。正极通入氧气，电极反应式为3O2+12H++12e-＝6H2O，所以总反应式为2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O。A、外电路通过0.6 mol电子时，理论上消耗甲醇的物质的量是0.1mol，其质量＝0.1mol×32g/mol＝3.2 g，A正确；B、燃料电池中，通甲醇一极为负极，故B正确；C、燃料电池正极上是氧气发生得电子的还原反应，在酸性电解质下，正极电极反应式为：3O2+12H++12e-＝6H2O，故C正确；C、电池工作时电子从负极甲醇一极流向正极氧气一极，所以负极电极反应式为为CH3OH+H2O－6e- = CO2↑+6H+，D不正确，答案选D。
考点：考查甲醇燃料电池的有关判断
练习册系列答案
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（2012?江苏三模）合理地固定和利用CO2能有效减少空气中的温室气体，产物还能造福人类．
（1）11km深海底的无脊椎动物依靠化学自养菌，以海底热泉喷出液中的H2S和CO2合成（C6H10O5）n和一种淡黄色固体，该反应的化学方程式为
12nH2S+6nCO2=C6H10O5）n+12nS↓+7nH2O
12nH2S+6nCO2=C6H10O5）n+12nS↓+7nH2O
．
（2）CO2可用于合成二甲醚（CH3OCH3），有关反应的热化学方程式为：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ?mol-1
2CH3OH（g）?H3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ?mol-1
①反应2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）的△H=
-121.5kJ/mol
-121.5kJ/mol
．
②一定条件下用CO2和H2合成二甲醚，反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚选择性的影响结果如下图所示．控制气流量为28mL?min-1，生产0.3mol二甲醚需通入CO2的物质的量为
20mol
20mol
．

③反应2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）在T℃时的平衡常数为400．该温度下，在密闭容器中加入CH3OH，t时刻时，测得c（CH3OH）=0.03mol?L -1，c（CH3OCH3）=0.6mol?L -1，此时v正
=
=
v逆（填“＞”、“＜”或“等于”）
④二甲醚燃料电池的工作原理如图1所示．该电池工作时，a电极的反应式为
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
．
（3）一种“碳捕捉”技术为：将含CO2的工业尾气通过NaOH溶液，在所得溶液中加CaO，充分反应后过滤，滤渣高温分解得到的高浓度CO2可用于制备甲醇等．该技术电可以循环使用的物质为
氧化钙和氢氧化钠
氧化钙和氢氧化钠
．
（4）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2．紫外光照射时，等量的CO2和H2O（g）在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图2所示．在0～30小时内，CH4的半均生成速率v（Ⅰ）、v（Ⅱ）、和v（Ⅲ）、从大到小的顺序为
v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）
v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）
．
据新浪网报道：2010年8月19日在东川“味永佳”餐馆吃过晚饭的6个人，两天后却相继躺到了省红会医院的病床上，诊断均为甲醇中毒．甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，略有酒精气味，误饮5～10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡．
（1）CH3OH是一种可燃性的液体．
已知：①CH3OH（g）+H2O（I）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+93.0kJ?mol-1
②CH3OH（g）+
1
2
2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）；△H=-192.9kJ?mol-1
③CH3OH（g）=CH3OH（I）；△H=-38.19kJ?mol-1
则表示CH3OH的燃烧热的热化学方程式为
CH3OH（l）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-726.51kJ?mol-1
CH3OH（l）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-726.51kJ?mol-1
．
（2）燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，CH3OH-空气燃料电池是一种碱性（20%～30%的KOH溶液）燃料电池．电池放电时，负极的电极反应式为
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
．
（3）如图是一个电解过程示意图，假设使用CH3OH-空气燃料电池作为本过程中的电源，其中a为电解液，X和Y是两块电极板．
①若X和Y均为惰性电极，a为饱和食盐水，电解可制备“84”消毒液．通电时阳极产生的气体被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，电解的总化学方程式是
NaCl+H2O
 电解 
.
 
NaClO+H2↑
NaCl+H2O
 电解 
.
 
NaClO+H2↑
．
②若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，Y极板上发生的电极反应式为
4OH--4e-=O2↑+2H2O
4OH--4e-=O2↑+2H2O
．
③若X、Y分别为石墨和铜，a为CuSO4溶液，铜片的质量变化128g，则CH3OH-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气
112
112
L（假设空气中氧气体积分数为20%）．

Ⅰ 氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布图是_________________。
（2）C、N、O 三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。
（3）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被－NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是_______________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)   △H=－1038.7kJ·mol－1
若该反应中有4mol N－H 键断裂，则形成的π 键有________mol。
Ⅱ 金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。
（4）第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是______。
（5）甲醛（H2C＝O）在Ni 催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH）。甲醛分子内C 原子的杂化方式为________。
Ⅲ 氮可以形成多种离子，如N3－，NH2－，N3－，NH4+，N2H5+，N2H62+等，已知N2H5+与N2H62+是由中性分子结合质子形成的，类似于NH4+，因此有类似于 NH4+的性质。
（6）写出N2H62+与碱溶液反应的离子方程式                                            ；
（7）写出N3－等电子体物质的化学式                                      ；（一种）

（8分）甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用做燃料。
已知：CH3OH(1) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(g)  △H = －443.64 kJ·mol－1
2CO (g) + O2(g) = 2CO2(g)           △H =－566.0 kJ·mol－1
（1）试写出2molCH3OH(1)在氧气中完全燃烧生成CO2和H2O（g）的热化学方程式：
                                                                            
（2）科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以强碱做电解质溶液的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电，据此回答下列问题：
甲醇在     极反应；O2一极发生的电极反应方程式为                           
（3）若用该电池在某金属表面镀铜，若待镀金属的质量增加了6.4g，则至少消耗甲醇的质量为     g。

Ⅰ 氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：

（1）基态氮原子的价电子排布图是_________________。

（2）C、N、O 三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。

（3）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被－NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。

①NH3分子的空间构型是_______________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。

②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：

N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)   △H=－1038.7kJ·mol－1

若该反应中有4mol N－H 键断裂，则形成的π 键有________mol。

Ⅱ 金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。

（4）第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是______。

（5）甲醛（H2C＝O）在Ni 催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH）。甲醛分子内C 原子的杂化方式为________。

Ⅲ 氮可以形成多种离子，如N3－，NH2－，N3－，NH4+，N2H5+，N2H62+等，已知N2H5+与N2H62+是由中性分子结合质子形成的，类似于NH4+，因此有类似于 NH4+的性质。

（6）写出N2H62+与碱溶液反应的离子方程式                                            ；

（7）写出N3－等电子体物质的化学式                                      ；（一种）

 

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