Question

(14分)質(zhì)子交換膜燃料電池廣受關(guān)注。

（1）質(zhì)子交換膜燃料電池中作為燃料的H2通常來自水煤氣。

已知：①C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H1=－110.35kJ/mol;

②2H2O(l)=2H2(g)+ O2(g) △H2=＋571.6kJ/mol

③H2O(l)=H2O(g) △H3=＋44.0kJ/mol

則：C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H4= 。

（2）燃料氣(流速為1800mL?h－1；體積分?jǐn)?shù)為：50%H2，0.98%CO，1.64%O2，47.38%N2)中的CO會使電極催化劑中毒，使用CuO/CeO2催化劑可使CO優(yōu)先氧化而脫除。

①160℃、CuO/CeO2作催化劑時，CO優(yōu)先氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

②灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]制得CeO2的化學(xué)方程式為 。

③在CuO/CeO2催化劑中加入不同的酸(HIO3或H3PO4)，測得燃料氣中CO優(yōu)先氧化的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示。

加入 (填酸的化學(xué)式)的CuO/CeO2催化劑催化性能最好。催化劑為CuO/CeO2－HIO3，120℃時，反應(yīng)1小時后CO的體積為 mL。

（3）下圖為甲酸質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

該裝置中 (填“a”或“b”)為電池的負極，負極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

（14分）（1）＋131.45 kJ/mol（2分）

（2）①2CO＋O2 2CO2（2分）② Ce2(C2O4)32CeO2＋4CO↑＋2CO2↑（2分）

③HIO3（2分） 3.528（2分）

（3）a（2分）； HCOOH－2e－＝CO2↑＋2H＋（2分）。

【解析】

試題分析：①+②÷2－③，整理可得：C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H4=(－110.35＋571.6÷2－44.0)KJ/mol=+131.45 kJ/mol；（2）①160℃、CuO/CeO2作催化劑時，CO優(yōu)先與H2氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO＋O2 2CO2；②根據(jù)電子守恒及原子守恒可得灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]制得CeO2的化學(xué)方程式為Ce2(C2O4)32CeO2＋4CO↑＋2CO2↑；③根據(jù)圖像可知：在酸HIO3作用下，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)速率快，首先達到平衡， CuO/CeO2催化劑催化性能最好。在反應(yīng)開始時，V(CO)= 1800 mL×0.98%=17.64ml，催化劑為CuO/CeO2－HIO3，在120℃時，反應(yīng)中CO的轉(zhuǎn)化率是80%，反應(yīng)1小時后CO的體積為17.64ml－17.64ml×80%=3.528 mL；（3）圖為甲酸質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。a電極失去電子，通過外電路移向b電極，則該裝置中a為電池的負極，b是正極。在負極的電極反應(yīng)式為HCOOH－2e－＝CO2↑＋2H＋。

考點：考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、物質(zhì)體積的計算、燃料電池電極的判斷及電極式的書寫的知識。