Ⅰ:甲醇燃料電池的種類很多。
(1)我們常用的一種甲醇燃料電池,是以甲醇與氧氣的反應為原理設計的,其電解質(zhì)溶液是KOH溶液。寫出該電池負極的電極反應式_______________。
(2)下圖為常用筆記本電腦所用甲醇質(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”)為電池的正極,  已知任何反應都具有一定的可逆性。該甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池在實際工作中,各反應物、生成物均以氣態(tài)的形式存在且反應也具有一定可逆性,即其反應原理可表示為 2CH3OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g),試寫出該條件下反應的平衡常數(shù)(K)___________ ; 在電腦的使用過程中,電池的溫度往往因為各種原因會升高,試判斷溫度升高時該反應的平衡常數(shù)(K)____________(填增大、減小、不變),其反應的正反應速率 ___________(填增大、減小、不變);溫度升高_________(填有利或不利于)電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能。 
(3)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)  ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式:__________。
II:某溫度下,向密閉容器中充入2.0 mol CO和1.0mol H2O,發(fā)生反應:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。 CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化關系如圖,回答下列問題:
(4)如果一個可逆反應的平衡常數(shù)K值很大,下列說法正確的是_________(填字母)。
A.該反應的反應物混合后很不穩(wěn)定   
B.該反應一旦發(fā)生將在很短的時間內(nèi)完成
C.該反應體系達到平衡時至少有一種反應物的百分含量很小           
D.該反應一定是放熱反應                 
E.該反應使用催化劑意義不大  
(5)t2時刻向平衡體系中再通入1.0 mol H2O(g),t3時刻重新建立平衡,請在原坐標圖中將改變這一條件后CO的轉(zhuǎn)化率的變化趨勢表示出來,必須注明再次建立平衡后CO的轉(zhuǎn)化率。
Ⅰ(1)CH3OH+8OH- 6e-=CO32- +6H2O
(2)b  ; ;減小  ;增大 ;不利 
(3)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l)    ΔH=-442.8 kJ·mol-1
Ⅱ:(4)C
(5)  
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(2011?濟南二模)煤經(jīng)過化學加工可轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料以及各種化工產(chǎn)品,從而提高了煤的利用率.
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣.反應為:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=131.5kJ?mol-1
①下列措施中,不能提高碳的轉(zhuǎn)化率的是
b
b
(填字母序號).
a.容器的容積不變,增加水蒸汽的物質(zhì)的量       b.縮小容器的容積,增大壓強
c.及時將水煤氣從容器中移走                  d.其他條件不變,升高溫度
②又知,C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H=172.5kJ?mol-1.則CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的焓變(△H)為
-41kJ?mol-1
-41kJ?mol-1

(2)CO與H2在一定條件下可反應生成甲醇,CO(g)+2H2?CH3OH(g).甲醇是一種燃料,可用于設計燃料電池.下圖是甲醇燃料電池的原理示意圖.

①a處通入的是
甲醇
甲醇
(填物質(zhì)名稱),左側(cè)電極上發(fā)生
氧化
氧化
(填“氧化”或“還原”)反應.
②該電池工作過程中,H+的移動方向為從
(填“左”或“右”)
③該電池正極反應式為
4H++O2+4e-=2H2O
4H++O2+4e-=2H2O

④若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液,設有0.01mol CH3OH完全放電,NaCl足量,且電解產(chǎn)生的Cl2全部溢出,電解前后忽略溶液體積的變化,則電解結(jié)束后所得溶液的pH=
14
14

(3)將等量的CO(g)和H2O(g)分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中進行如下反應:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=akJ?mol-1,得到下列數(shù)據(jù):
實驗組 溫度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所需時間/min
H2O CO H2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 2 4 0.9 t
①在實驗1中,以v(CO2)表示該反應的反應速率為
0.16
0.16
mol?L-1?min-1;
②在實驗2中,t
5.(填“>”、“<”或“=”)

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(2013?泰安二模)近年來,以天然氣等為原料合成甲醇的難題被一一攻克,極大地促進了甲醇化學的發(fā)展.
(1)與炭和水蒸氣的反應相似,以天然氣為原料也可以制得CO和H2,該反應的化學方程式為
CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2

(2)合成甲醇的一種方法是以CO和H2為原料,其能量變化如圖1所示:
由圖可知,合成甲醇的熱化學方程式為
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=(a-b)kJ/mol
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=(a-b)kJ/mol

(3)以CO2為原料也可以合成甲醇,其反應原理為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
①在lL的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下發(fā)生反應,測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時問變化如圖2所示:
則下列說法正確的是
BD
BD
(填字母);
A.3min時反應達到平衡
B.0~10min時用H2表示的反應速率為0.225mol?-1?min-1
C.CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為25%
D.該溫度時化學平衡常數(shù)為
16
3
(mol?L-1)-2

②在相同溫度、相同容積的3個密閉容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫、恒容,測得反應達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下:
容器 容器1 容器2 容器3
反應物投入量(始態(tài)) 1molCO2、3molH2 0.5molCO2、1.5molH2 1molCH3OH、1molH2O
CH3OH的平衡濃度/mol?L-1 c1 c2 c3
平衡時體系壓強/Pa p1 p2 p3
則下列各量的大小關系為c1
等于
等于
c3,p2
小于
小于
p3(填“大于”、“等于”或“小于”).
(4)近年來,甲醇燃料電池技術獲得了新的突破,如圖3所示為甲醇燃料電池的裝置示意圖.電池工作時,分別從b、c充入CH3OH、O2,回答下列問題:
①從d處排出的物質(zhì)是
,溶液中的質(zhì)子移向電極
N
N
(填“M”或“N”);
②電極M上發(fā)生的電極反應式為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

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科目:高中化學 來源: 題型:

直接甲醇燃料電池(DNFC)被認為是21世紀電動汽車最佳候選動力源.
(1)101kPa時,1mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51kJ/mol,則甲醇燃燒的熱化學方程式為
CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol
CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.51kJ/mol

(2)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H1=+49.0kJ?mol-1
②CH3OH(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g)△H2
已知H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJ?mol-1
則反應②的△H2=
-192.8kJ?mol-1
-192.8kJ?mol-1

(3)甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右.甲醇進入
極(填“正”或“負”),該極發(fā)生的電極反應為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

(4)已知H-H鍵能為436kJ/mol,H-N鍵能為391kJ/mol,根據(jù)化學方程式:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol,則N≡N鍵的鍵能是
945.6KJ/mol
945.6KJ/mol

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科目:高中化學 來源: 題型:

甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇:CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g).

(1)分析該反應并回答下列問題:
①平衡常數(shù)表達式為K=
c(CH3OH)
c(CO)?c(H2)2
c(CH3OH)
c(CO)?c(H2)2

②下列各項中,不能夠說明該反應已達到平衡的是
D
D
(填序號).
A、恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化
B、一定條件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
C、一定條件下,CO、H2和CH3OH的濃度保持不變
D、一定條件下,單位時間內(nèi)消耗2mol CO,同時生成1mol CH3OH
(2)如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①該反應的焓變△H
0(填“>”、“<”或“=”).
②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1
K2(填“>”、“<”或“=”).
③若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
B
B

A、升高溫度
B、將CH3OH(g)從體系中分離
C、使用合適的催化劑
D、充入He,使體系總壓強增大
(3)2009年10月,中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池工作時,b口通入的物質(zhì)為
CH3OH
CH3OH
,c口通入的物質(zhì)為
O2
O2

②該電池正極的電極反應式為:
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+4H+=2H2O

③工作一段時間后,當6.4g甲醇完全反應生成CO2時,有
1.2
1.2
NA個電子轉(zhuǎn)移.

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

甲醇是基礎有機化工原料和新型清潔燃料,廣泛用于制造各種燃料電池.工業(yè)上以甲烷和水蒸氣為原料制備甲醇,反應過程如下.
精英家教網(wǎng)
反應Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1
反應Ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2 (△H2<0=
(1)圖1是反應Ⅰ進行過程中的能量變化示意圖.根據(jù)圖象判斷,升高溫度,反應I的平衡常數(shù)將
 
 (填“增大”、“減小”或“不變”).
(2)已知在催化劑和一定壓強下,反應Ⅱ能自發(fā)進行.在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律.
圖2是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關系,則曲線Z對應的溫度是
 
;該溫度下上述反應的化學平衡常數(shù)為
 

(3)圖3甲是一種甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖,甲醇提供質(zhì)子和電子,電子經(jīng)外電路到達另一極與氧氣反應,電池總反應為2CH3OH+3O2
  △  
.
 
2CO2+4H2O.
①M電極的電極反應式為
 

②以上述電池做電源,用圖3乙所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)Al電極附近逐漸變渾濁并有氣泡逸出,原因是(用離子方程式表示):
 
.Al電極應接燃料電池的
 
(填“M”或“N”)極.
(4)合成甲醇時可選用CuCl為催化劑.CuCl是不溶于水的白色固體,制備時向CuCl2溶液中加入過量銅粉,發(fā)生反應CuCl2+Cu═2CuCl.在實驗過程中應先加入濃鹽酸,發(fā)生反應CuCl+HCl?H[CuCl2].反應結(jié)束后將溶液倒入蒸餾水中有CuCl生成.實驗過程中加入濃鹽酸的目的是
 
.當c(Cl-)=2×10-3mol?L-1時,c(Cu+)=
 
 mol?L-1.已知:Ksp(CuCl)=1.7×10-7

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