题目内容

12.能源问题是当前人类社会面临的一项重大课题,H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质,它们的燃烧热依次为285.8kJ/mol、282.5kJ/mol、726.7kJ/mol.请回答:

(1)已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO+2H2=CH3OH.则H2与CO反应生成CH3OH的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-127.4kJ/mol.
(2)如图1为某种燃料电池的工作原理示意图,a、b均为惰性电极.
①使用时,空气从B口通入(填“A”或“B”);
②假设使用的“燃料”是甲醇,a极的电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.
(3)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一.通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如图 2所示:
①Pt电极上发生的是还原反应(填“氧化”或“还原”).
②写出NiO电极的电极反应式:NO+O2--2e-=NO2.

分析 (1)分别写出CO、H2、CH3OH热化学方程式后,根据盖斯定律就可得出要求的热化学方程式及反应热;
(2)由电子转移方向可知a为负极,发生氧化反应,应通入燃料,b为正极,发生还原反应,应通入空气,以此解答该题;
(3)①得电子的物质发生还原反应;
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮.

解答 解:(1)CO燃烧的热化学方程式:CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-282.5 kJ•mol-1 ①
H2燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8×2 kJ•mol-1 ②
CH3OH燃烧的热化学方程式:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.7 kJ•mol-1 ③
将①+②+(-③)可得:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l)△H=-127.4KJ•mol-1,
故答案为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-127.4kJ/mol;
(2)①由电子转移方向可知a为负极,发生氧化反应,应通入燃料,b为正极,发生还原反应,应通入空气,故答案为:B;
②假设使用的“燃料”是甲醇,a极为负极,发生的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,b为正极,发生还原反应,电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
(3)①铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原,故答案为:还原;
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮,所以电极反应式为:NO+O2--2e-=NO2,故答案为:NO+O2--2e-=NO2.

点评 本题考查的知识点较多,题目综合性较强,难度较大,主要考查了盖斯定律的应用、燃料电池等,在书写电池的电极方程式时要注意电解质对反应产物的影响.

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