Question

（2010?西城區(qū)模擬）熔融碳酸鹽燃料電池是以熔融的碳酸鹽為電解質(zhì)的燃料電池，其工作原理如圖所示：
（1）電極b是該燃料電池的（填“正”或“負(fù)”）

正

極．
（2）若以氫氣為燃料，則A是（填化學(xué)式）

H₂

，Y是（填化學(xué)式）

CO₂

；CO₃^2-的移動方向是移向（填“電極a”或“電極b”）

電極a

；電極b的電極反應(yīng)是

O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-

．
（3）若以一氧化碳為燃料，則反應(yīng)非常慢，可通過反應(yīng)CO+H₂O=CO₂+H₂，使一氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣再進(jìn)一步反應(yīng)．
①已知25℃時(shí)，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242kJ/mol
C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-111kJ/mol則25℃時(shí)，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）的反應(yīng)熱△H=

-41kJ/mol

．
②已知反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）在某溫度時(shí)的平衡常數(shù)是9.0．若反應(yīng)開始時(shí)，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L，則一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率是

75%

．

Answer 1

分析：（1）在燃料電池中，電子由負(fù)極流向正極；
（2）在燃料電池中，燃料做負(fù)極，氧氣作正極；電解質(zhì)中的陰離子移向負(fù)極；
（3）①根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)的焓變；
②根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）在燃料電池中，電子由負(fù)極流行正極，根據(jù)圖示內(nèi)容：電子是從a流向b，可以知道電極b是該燃料電池的正極，故答案為：正；
（2）在燃料電池中，燃料做負(fù)極，氧氣作正極，所以若以氫氣為燃料，則A是氫氣，根據(jù)：熔融碳酸鹽燃料電池是以熔融的碳酸鹽為電解質(zhì)的燃料電池“可以知道Y是二氧化碳，在電池中，電解質(zhì)中的陰離子移向負(fù)極，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，故答案為：H₂；CO₂；電極a；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol；H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g），△H=242kJ/mol；CO（g）=C（s）+

1

2

O₂（g），△H=111kJ/mol，反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）可以看成是以上三個(gè)反應(yīng)的和，所以反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-394kJ/mol+242kJ/mol+111kJ/mol=-41 kJ/mol，故答案為：-41 kJ/mol；
②解：設(shè)消耗的一氧化碳濃度為c，則：
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度：0.01    0.01      0       0
變化濃度：c       c        c        c
平衡濃度：0.01-c   0.01-c     c      c
則有

c2

(0.01-c)2

=9，
解得c=0.0075（mol/L），
一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率=

0.0075

0.01

×100%=75%，
故答案為：75%．

點(diǎn)評：本題是一道綜合題目，注重對原電池、蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱、化學(xué)平衡的計(jì)算的考查，考查角度廣，難度較大．