题目内容
3．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）依据盖斯定律得到焓变，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）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：CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
故答案为：O2+4e-=2O2-； CH2OH+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．
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15．已知：C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1；CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283kJ•mol-1；则C（s）与O2（g）反应生成1mol CO（g）的反应热为（ ）
| A． | △H=-676.5 kJ•mol-1 | B． | △H=+676.5 kJ•mol-1 | ||
| C． | △H=-110.5 kJ•mol-1 | D． | △H=+110.5 kJ•mol-1 |
16．欲配制100mL 1.0mol/LNa2CO3溶液，正确的方法是（ ）
| A． | 称量10.6 g Na2CO3溶于100 mL水中 | |
| B． | 称量28.6 g Na2CO3•10H2O溶于少量水中，再用水稀释至100 mL | |
| C． | 量取20 mL 5.0 mol/L Na2CO3溶液用水稀释至100 mL | |
| D． | 配制80 mL 1.0 mol/L Na2CO3溶液，则只需要称量8.5 g Na2CO3 |
15．碳、氮广泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能优良，在工业生产和科技领域有重要用途．
（1）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300～1700°C的氮气流中反应制得：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）?Si3N4（s）+6CO（g）△H=-1591.2kJ/mol，则该反应每转移1mole-，可放出的热量为132.6kJ．
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO．
①750℃时，测得气体中含等物质的量的SO2和SO3，此时反应的化学方程式是CO+2MgSO4 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgO+CO2+SO2+SO3．
②由MgO制成的Mg可构成“镁-次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池的正极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-．
（3）某研究小组将三组CO（g）与H2O（g）的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下数据：
①实验Ⅰ中，前5min的反应速率v（CO2）=0.15mol/（L．min）．
②下列能判断实验Ⅱ已经达到平衡状态的是（填写选项序号）ad．
a．容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化 b．容器内压强不再变化
c．混合气体的密度保持不变 d．v正（CO）=v逆（CO2）
e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
③若实验Ⅲ的容器是绝热的密闭容器，实验测得H2O（g）的转化率H2O%随时间变化的示意图如图2所示，b点v正＞v逆（填“＜”、“=”或“＞”），t3～t4时刻，H2O（g）的转化率H2O%降低的原因是该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行．
（1）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300～1700°C的氮气流中反应制得：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）?Si3N4（s）+6CO（g）△H=-1591.2kJ/mol，则该反应每转移1mole-，可放出的热量为132.6kJ．
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO．
①750℃时，测得气体中含等物质的量的SO2和SO3，此时反应的化学方程式是CO+2MgSO4 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgO+CO2+SO2+SO3．
②由MgO制成的Mg可构成“镁-次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池的正极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-．
（3）某研究小组将三组CO（g）与H2O（g）的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下数据：
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达平衡所需时间/min | ||
| CO | H2O | CO | H2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 0.5 | 1.5 | 5 |
| 2 | 900 | 1 | 2 | 0.5 | 0.5 | - |
②下列能判断实验Ⅱ已经达到平衡状态的是（填写选项序号）ad．
a．容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化 b．容器内压强不再变化
c．混合气体的密度保持不变 d．v正（CO）=v逆（CO2）
e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
③若实验Ⅲ的容器是绝热的密闭容器，实验测得H2O（g）的转化率H2O%随时间变化的示意图如图2所示，b点v正＞v逆（填“＜”、“=”或“＞”），t3～t4时刻，H2O（g）的转化率H2O%降低的原因是该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行．
12．下列实验操作：①用50mL量筒量取5mL蒸馏水；②称量没有腐蚀性固体药品时，把药品放在托盘上称量；③倾倒液体时试剂不对准容器口；④块状药品都要用药匙取用；⑤固体药品用广口瓶保存．其中不正确的是（ ）
| A． | ①②③④ | B． | ③④ | C． | ②⑤ | D． | ①②④⑤ |
13．蒸发操作中必须用到蒸发皿，下列有关蒸发皿的操作中，不正确的是（ ）
| A． | 将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上直接用酒精灯火焰加热 | |
| B． | 将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上，并加垫石棉网加热 | |
| C． | 将蒸发皿放置在三脚架上直接用酒精灯火焰加热 | |
| D． | 将灼热的蒸发皿放置一段时间变凉后，放在冷水中冲洗 |