题目内容
（1）通过分析上表数据，你可得出影响化学反应速率的因素及相关结果的结论是：
①
②
③
过氧化氢的浓度
㈠㈠①
（2）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是 。
（3）实验室需配制450克5%的过氧化氢溶液，其操作为：往一定量30%的过氧化氢溶液中加入
|
能源短缺是人类社会面临的重大问题，利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题：
（1）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是旧键断裂和新键的形成过程。已知反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) △H＝－93 kJ·mol－1。试根据表中所列键能数据，计算a 的数值为_______kJ／mol。
| 化学键 | H－H | N－H | N≡N |
| 键能/kJ·mol－1 | 436 | a | 945 |
① 2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH ＝a kJ／mol
② H2O(g)＝H2O(l) ΔH ＝b kJ／mol
写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式： 。
（3）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池正极的电极反应式 。②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是 极（填”A”或”B”）；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为 L。
（4）如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。
①该电解槽的阳极反应式为 ，单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为 。
②从出口D导出的溶液是 （填化学式）。
能源短缺是人类社会面临的重大问题，利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题：
（1）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是旧键断裂和新键的形成过程。已知反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) △H＝－93 kJ·mol－1。试根据表中所列键能数据，计算a 的数值为_______kJ／mol。
|
化学键 |
H－H |
N－H |
N≡N |
|
键能/kJ·mol－1 |
436 |
a |
945 |
（2）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。已知在常压下有如下变化：
① 2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH ＝a kJ／mol
② H2O(g)＝H2O(l) ΔH ＝b kJ／mol
写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式： 。
（3）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池正极的电极反应式 。②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是 极（填”A”或”B”）；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为 L。
（4）如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。
①该电解槽的阳极反应式为 ，单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为 。
②从出口D导出的溶液是 （填化学式）。
（12分）车载甲醇质子交换膜燃料电池（PEMFC)将甲醇蒸气转化为氢气的工 艺有两种：（1）水蒸气变换（重整）法；（2）空气氧化法。两种工艺都得 到副产品CO。
1．分别写出这两种工艺的化学方程式，通过计算，说明这两种工艺的优缺点。有关资料（298 .15K）列于表3。
表3 物质的热力学数据
物质 | ΔfHm | Sm |
CH3OH（g） | -200.66 | 239.81 |
CO2（g） | -393.51 | 213.64 |
CO（g） | -110.52 | 197.91 |
H2O（g） | -241.82 | 188.83 |
H2 （g） | 0 | 130.59 |
/J?K-1?mol-12．上述两种工艺产生的少量CO会吸附在燃料电池的Pt或其他贵金属催化剂表面，阻碍H2的吸附和电氧化，引起燃料电池放电性能急剧下降，为此，开发了除去CO的方法。现有一组实验结果（500K）如表4。
表中PCO、PO2 分别为CO和O2的分压；rco为以每秒每个催化剂Ru活性位上所消耗的CO分子数表示的CO的氧化速率。（1）求催化剂Ru上CO氧化反应分别对CO和O2的反应级数（取整数），写出 速率方程。（2）固体Ru表面具有吸附气体分子的能力，但是气体分子只有碰到空活性位才可能发生吸附作用。当已吸附分子的热运动的动能足以克服固体引力场的势垒时，才能脱附，重新回到气相。假设CO和O2的吸附与脱附互不影响，并且表面是均匀的，以θ表示气体分子覆盖活性位的百分数（覆盖度），则气体的吸附速率与气体的压力成正比，也与固体表面的空活性位数成正比。研究提出CO在Ru上的氧化反应的一种机理如下：
其中kco,ads、 kco,des分别为CO在Ru的活性位上的吸附速率常数和脱附速率常数，ko2,ads为O2在Ru的活性位上的吸附速率常数。M表示Ru催化剂表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上的吸附比O2的吸附强得多。试根据上述反应机理推导CO在催化剂Ru表面上氧化反应的速率方程（不考虑O2的脱附；也不考虑产物CO2的吸附），并与实验结果比较。
3．有关物质的热力学函数（298．15 K）如表5。
表5 物质的热力学数据
物质 | ΔfHm | Sm |
H2 （g） | 0 | 130.59 |
O2（g） | 0 | 205.03 |
H2O （g） | -241.82 | 188.83 |
H2O （l） | -285.84 | 69.94 |
在373.15K，100kPa下，水的蒸发焓Δvap Hm
=40.64kJ?mol-1，在298.15～3
73.15K间水的等压热容为75.6 J?K-1?mol-1。（1）将上述工艺得到的富氢气体作为质子交换膜燃料电池的燃料。燃料电池的理论效率是指电池所能做的最大电功相对于燃料反应焓变的效率。在298.15K，100 kPa下，当1 molH2燃烧分别生成H2O（l) 和 H2O（g)时，计算燃料电池工作的理论效率，并分析两者存在差别的原因。（2）若燃料电池在473.15 K、100 kPa下工作，其理论效率又为多少（可忽略焓 变和嫡变随温度的变化）？（3）说明（1）和（2）中的同一反应有不同理论效率的原因。