精英家教網(wǎng)直接甲醇燃料電池(DMFC),它屬于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)中之一類,系直接使用水溶液以及蒸汽甲醇為燃料供給能源,而不需通過重組器高溫重組甲醇、汽油及天然氣等再取出氫以供發(fā)電.下列對于該電池的說法不正確的是( 。
A、直接甲醇燃料電池低溫生電、燃料成分危險性低與電池結(jié)構(gòu)簡單等特性B、電池工作時,電解質(zhì)溶液pH值保持不變C、電池的負極反應(yīng)式為3O2+12e-+12H+?6H2OD、電池工作時,1molCH3OH被氧化時就有6NA個氫離子在正極消耗
分析:A.直接甲醇燃料電池低溫生電、燃料成分危險性低、電池結(jié)構(gòu)簡單;
B.電池工作的原理是氫氣與氧氣反應(yīng)生成水的過程,水增多,使硫酸溶液pH增大;
C.原電池負極失電子;
D.根據(jù)在閉合回路中正極和負極流過的電子數(shù)相等解題.
解答:解:A.直接甲醇燃料電池低溫生電、燃料成分危險性低、電池結(jié)構(gòu)簡單等,故A正確;
B.該裝置中由于水的生成而使硫酸溶液的濃度變小,因此pH值增大,故B錯誤;
C.原電池負極失電子,應(yīng)為甲醇失電子,負極反應(yīng)式為:2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2,故C錯誤;
D.正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是:3O2+12H++12e-═6H2O,負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是:2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2,當1molCH3OH被氧化時,負極失去6mol電子,在正極正極得到6mol電子,消耗的氫離子是6mol,即1molCH3OH被氧化時就有6NA個氫離子在正極消耗,故D正確;
故選:BC.
點評:本題考查學生燃料電池的工作原理知識,題干信息和圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系是分析的關(guān)鍵,可以根據(jù)所學知識進行回答,難度適中.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環(huán)境污染.對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的.

(1)脫硝.利用甲烷催化還原NOx:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ?mol-1甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1

(2)脫碳.將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線(見圖1),則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H3
0(填“>”、“<”或“=”).
②在一恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2,進行上述反應(yīng).測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖2所示.下列說法正確的是
B
B
(填字母代號).
A.第10min后,向該容器中再充入1mol CO2和3mol H2,則再次達到平衡時c(CH3OH)=1.5mol/L
B.達到平衡時,氫氣的轉(zhuǎn)化率為0.75
C.0~10分鐘內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為0.075mol/(L?min)
D.該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為3/16
E.升高溫度將使n(CH3OH)/n(CO2)增大
③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如圖3所示.其工作時負極電極反應(yīng)式可表示為
2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2
2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2

(3)脫硫.某種脫硫工藝中將廢氣經(jīng)處理后,與一定量的氨氣、空氣反應(yīng),生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥.設(shè)煙氣中的SO2、NO2的物質(zhì)的量之比為1:1,則該反應(yīng)的化學方程式為
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環(huán)境污染。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。

(1)脫硝。利用甲烷催化還原NOx

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574 kJ·mol1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160 kJ·mol-1

甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為__________。

(2)脫碳。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H3

①取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如右圖所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H3__________0(填“>”、“<”或“=”)。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,進行上述反應(yīng)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如右下圖所示。下列說法正確的是__________(填字母代號)。

       A.第10 min后,向該容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,則再次達到平衡時c(CH3OH)=1.5 mol/L

       B.0~10 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率[為0.075 mol/(L·min)

       C.達到平衡時,氫氣的轉(zhuǎn)化率為0.75

       D.該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為3/16

E.升高溫度將使n(CH3OH)/n(CO2)減小

③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如右下圖所示。其工作時正極的電極反應(yīng)式可表

示為            

(3)脫硫。某種脫硫工藝中將廢氣經(jīng)處理后,與一定量的氨氣、空氣反應(yīng),生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥。硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH<7,其中原因可用一個離子方程式表示為:                         ;在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,則溶液中c(Na+)+c(H+)__________c(NO3-)+c(OH-)(填寫“>”“=”或“<”)

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科目:高中化學 來源: 題型:

(14分)

甲醇被稱為2l世紀的新型燃料,工業(yè)上通過下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ,來制備甲醇。

(1)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100L),在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如右圖所示:

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為       。

②圖中的P1                P2(填“<”、“>”或“=”),100℃時平衡常數(shù)為             。

(2)在壓強為0.1 MPa條件下,  a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g) ……Ⅱ。

③該反應(yīng)的△H               0,△S                 0(填“<”、“>”或“=”)。

④若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是                    

A.升高溫度                        B.將CH3OH(g)從體系中分離

C.充入He,使體系總壓強增大        D.再充入1mol CO和3mol H2

(3)在最新開發(fā)并投入生產(chǎn)的流動電解質(zhì)直接甲醇燃料電池中,流動電解質(zhì)硫酸的使用,可提高燃料電池效率約30%,該電池的負極反應(yīng)為                              

 

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科目:高中化學 來源:2013屆江蘇省揚州市高二下學期期中考試化學試卷(解析版) 題型:填空題

(15分)研究NO2、SO2 、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義。

⑴I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化,常用于定量測定CO的含量。已知:

2I2(s) + 5O2(g)= 2I2O5(s)     △H=-75.56 kJ·mol1

2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g)    △H=-566.0 kJ·mol1

寫出CO(g)與I2O5(s)反應(yīng)生成I2(s)和CO2(g)的熱化學方程式:                         。

⑵一定條件下,NO2與SO2反應(yīng)生成SO3和NO兩種氣體。將體積比為1∶2的NO2、SO2氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是                   

a.體系壓強保持不變                      b.混合氣體顏色保持不變

c.SO3和NO的體積比保持不變            d.每消耗1 mol SO2的同時生成1 molNO

測得上述反應(yīng)平衡時NO2與SO2體積比為1∶6,則平衡常數(shù)K                      。

⑶從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H3

①取五份等體體積CO2和H2的的混合氣體 (物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H3           0(填“>”、“<”或“=”)。

②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,進行上述反應(yīng)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下左圖所示。若在上述平衡體系中再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g) (保持溫度不變),則此平衡將            移動(填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“逆反應(yīng)方向”)

     

③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如上右圖所示。其工作時負極電極反應(yīng)式可表示為           

 

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科目:高中化學 來源:2010年吉林省高三第五次模擬考試(理科綜合)化學部分 題型:填空題

(14分)

甲醇被稱為2l世紀的新型燃料,工業(yè)上通過下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ,來制備甲醇。

(1)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100L),在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如右圖所示:

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為        。

②圖中的P1                 P2(填“<”、“>”或“=”),100℃時平衡常數(shù)為              。

(2)在壓強為0.1 MPa條件下,  a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g) ……Ⅱ。

③該反應(yīng)的△H                0,△S                  0(填“<”、“>”或“=”)。

④若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是                    

A.升高溫度                         B.將CH3OH(g)從體系中分離

C.充入He,使體系總壓強增大        D.再充入1mol CO和3mol H2

(3)在最新開發(fā)并投入生產(chǎn)的流動電解質(zhì)直接甲醇燃料電池中,流動電解質(zhì)硫酸的使用,可提高燃料電池效率約30%,該電池的負極反應(yīng)為                              

 

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