隨著科學技術的進步，人們研制了多種甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池，以滿足不同的需求。
（1）有一類甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池，需將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣，兩種反應原理是
A、CH3OH(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋3H2(g)        ΔH＝＋49.0kJ/mol
B、CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)     ΔH＝－192.9kJ/mol
又知H2O(l)＝H2O(g)  ΔH＝＋44 kJ/mol，請寫出32g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式                                  。
（2）下圖是某筆記本電腦用甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達另一極與氧氣反應，電池總反應為：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。則c電極是        （填“正極”或“負極”），
c電極上發(fā)生的電極反應式是                     。

（1）CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝-280.9kJ/mol
（2）負極  CH3OH+ H2O -6e-= CO2+6H+

解析試題分析：（1）32g的CH3OH的物質(zhì)的量是1mol，根據(jù)蓋斯定律可得，1mol的甲醇完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量=192.9kJ+2×44kJ=280.9kJ。所以32g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式為CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝-280.9kJ/mol
（2）燃料電池中電子由負極流向正極，根據(jù)圖中電子的流向判斷，c極是負極，負極為燃料發(fā)生氧化反應，該電池中的燃料是甲醇，有質(zhì)子生成，所以c電極上發(fā)生的電極反應式是CH3OH+ H2O -6e-= CO2+6H+
考點：考查蓋斯定律的應用，熱化學方程式的書寫，原電池原理的應用

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：單選題

甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應原理是
① CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)；△H=＋49.0 kJ/mol
② CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)；△H=－192.9 kJ/mol
下列說法正確的是

A．CH3OH的燃燒為吸熱反應 
B．反應①中的能量變化如圖所示
 
C．CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程一定要吸收能量 
D．根據(jù)②推知反應：CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H >－192.9kJ/mol 

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

合成氣(CO和H2)是重要的化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。
（1）工業(yè)上用甲烷和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應制備合成氣(CO和H2)，4g甲烷完全反應吸收51.5KJ熱量，寫該反應的熱化學方程式                          
（2）工業(yè)上常用合成氣來冶煉金屬，其中CO還原氧化鐵來冶煉生鐵方程式如下：
3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+ 2Fe(s) △H<0
①如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，       。

A．容器中Fe2O3的質(zhì)量不隨時間而變化B．反應物不再轉(zhuǎn)化為生成物
C．n (CO) ：n (CO2) = 1：1D．容器中氣體的壓強不隨時間而變化
②在一個容積為4L的密閉容器中，1000℃時加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s)，反應2分鐘后達到平衡，測得此時容器內(nèi)氣體的密度為40g/L，求該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率υ(CO2)= ___、CO的平衡轉(zhuǎn)化率= _____、該反應的化學平衡常數(shù)K=        。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（8分） 關于反應熱請回答如下問題:
(1)向1L1mol/L的NaOH溶液中加入下列物質(zhì)：①濃H2SO4；②稀硝酸；③稀醋酸，恰好完全反應的熱效應為△H1、△H2、△H3，則三者由小到大順序為                      。
(2) 實驗測得，向200mL1mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸恰好反應放出Q kJ的熱量，請寫出熱化學反應方程式：_________________________         。
(3)已知反應CH3—CH3(g)―→CH2=CH2(g)＋H2(g)，有關化學鍵的鍵能如下。

化學鍵
C—H
C=C
C—C
H—H
鍵能/kJ·mol－1
414．4
615．3
347．4
435．3
試計算該反應的反應熱___________________________
（4）利用N2和H2可以實現(xiàn)NH3的工業(yè)合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產(chǎn)。請回答下列問題：已知：N2(g)+O2(g) = 2NO(g)     △H=+180．5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    △H=－92．4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)         △H=－483．6kJ/mol
寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為               。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（1）合成氨工業(yè)中氫氣可由天然氣和水反應制備，其主要反應為：
CH4(g)+ 2H2O­(g) CO2(g)+4H2­(g)
反應過程中能量變化如圖所示，

則該反應為     反應（填“吸熱”或“放熱”）
若已知，破壞1mol化學鍵需要吸收的熱量如下表所示：

化學鍵
 		C—H
 		O—H
 		C=O
 		H—H
 
 吸收熱量（kJ/mol）
 		a
 		b
 		c
 		d
 
則該反應吸收或放出熱量為             kJ(用含a b c d字母的代數(shù)式表示)
（2）某溫度下，10L密閉容器中充入2mol CH4和3mol H2O(g)，發(fā)生
CH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g)+4H2 (g)反應， 反應進行到4s時CO2的濃度為0.08mol/L，再過一段時間反應達平衡，平衡時容器的壓強是起始時的1.4倍。
則 ① 前4s以H2O(g)濃度變化表示的平均反應速率為多少？②4s時，混合氣體中H2的體積分數(shù)為多少？③ 平衡時，CH4的濃度是多少？
（要求：寫出計算過程）

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（15分）氨是最重要的化工產(chǎn)品之一。
（1）合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。有關化學反應的能量變化如下圖所示。CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為        。
    
（2）CO對合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中CO，其反應原理為：[Cu(NH3)2CH3COO] (l)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3] CH3COO·CO(l) △H＜0。吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是 。
（填寫選項編號）
A．高溫、高壓    B．高溫、低壓   C．低溫、低壓    D．低溫、高壓
（3）用氨氣制取尿素[CO(NH2)2]的反應為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)  △H＜0
某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH3和2molCO2，該反應進行到40 s時達到平衡，此時CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。該溫度下此反應平衡常數(shù)K的值為_________。下圖中的曲線表示該反應在前25 s內(nèi)的反應進程中的NH3濃度變化。若反應延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，請在圖中用實線畫出使用催化劑時該反應的進程曲線。

（4）將尿素施入土壤后，大部分是通過轉(zhuǎn)化為碳酸銨或碳酸氫銨后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，轉(zhuǎn)化為碳酸銨。已知弱電解質(zhì)在水中的電離平衡常數(shù)（25℃）如下表：

弱電解質(zhì)
H2CO3
NH3·H2O
電離平衡常數(shù)
Ka1＝4.30×10-7   Ka2＝5.61×10-11
1.77×10-5
現(xiàn)有常溫下0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液，
①你認為該溶液呈        性（填“酸”、“中”、“堿”），原因是                        。
②就該溶液中粒子之間有下列關系式，你認為其中正確的是                。
A．c (NH4+)＞c (CO32-)＞c (HCO3-)＞c (NH3·H2O)
B．c(NH4+)+c(H+)＝c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)
C．c (CO32-) + c (HCO3-) +c (H2CO3)＝0.1 mol·L-1
D．c (NH4+)+ c (NH3·H2O)＝2 c (CO32-) + 2c (HCO3-) +2 c (H2CO3)

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（14分）運用化學反應原理分析解答以下問題
（1）已知： ①CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)              △Hl= －91kJ·mol－l
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2= －24 kJ·mol－l                ③CO(g) +H2O(g)  CO2(g)+H2(g)       △H3= －41 kJ·mol－l
且三個反應的平衡常數(shù)依次為K1、K2、K3
    則反應 3CO(g) +3H2(g)       CH3OCH3(g) +CO2(g) △H=               .
化學平衡常數(shù)K=        （用含K1、K2、K3的代數(shù)式表示）。
（2）一定條件下，若將體積比為1:2的CO和H2氣體通入體積一定的密閉容器中發(fā)生反應
         3CO(g) +3H2(g)      CH3OCH3(g) +CO2(g)，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)是         。
a．體系壓強保持不變    B．混合氣體密度保持不變
c． CO和H2的物質(zhì)的量保持不變       d．CO的消耗速度等于CO2的生成速率
（3）氨氣溶于水得到氨水。在25℃下，將x mol．L－l的氨水與y mol．L－1的鹽酸等體積混合，反應后溶液顯中性，則c(NH4+)____c（Cl－）（填“>”、“<”、“=”）；用含x和y的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)             .
（4）科學家發(fā)明了使NH3直接用于燃料電池的方法，其裝置用鉑黑作電極、加入電解質(zhì)溶液中，一個電極通入空氣，另一電極通入NH3。其電池反應式為：4NH3+3O2 = 2N2+6H2O，電解質(zhì)溶液應顯           （填“酸性”、“中性”、“堿性”），
寫出正極的電極反應方程式                .

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（14分）2013年10月我市因臺風菲特遭受到重大損失，市疾控中心緊急采購消毒藥品，以滿足災后需要。復方過氧化氫消毒劑具有高效、環(huán)保、無刺激無殘留，其主要成分H2O2是一種無色粘稠液體，請回答下列問題：
⑴火箭發(fā)射常以液態(tài)肼（N2H4）為燃料，液態(tài)H2O2為助燃劑。已知：
N2H4（1）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）  △H="-" 534 kJ·mol－1    ①
H2O2（1）=H2O（1）+1/2O2（g）  △H="-" 98．64 kJ·mol－1           ②
H2O（1）=H2O（g）  △H=+44kJ·mol－l            ③
則反應N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）的△H=       ，
⑵據(jù)報道，以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價為＋3價)和H2O2作 原料的燃 料電池，負極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛(wèi)星電，其工作原理如圖所示。

則該電池的正極反應____                       ___
⑶H2O2是一種不穩(wěn)定易分解的物質(zhì)。右圖是H2O2在沒有催化劑時反應進程與能量變化圖，請在圖上畫出使用催化劑加快分解速率時能量與進程圖 。

⑷某化學興趣小組欲測定H2O2的分解速率，取溶液0.5L進行分析，數(shù)據(jù)如表格所示：

t（S）
0
2
4
6
8
10
n(H2O2) (moL)
0.8
0.7
0.62
0.55
0.27
0.03
在上述表格中已知某一時刻向H2O2溶液中加入催化劑，則加入催化劑后整段時間內(nèi)H2O2的平均分解速率___________。
⑸H2O2還是一種藥物化學分析的氧化劑，能用于藥物的分析。


①此檢驗過程中加過量H2O2反應的離子方程式為______________。
②從紅褐色的懸濁液到最后的稱量，其過程中所需的基本操作有___________（按操作的順序填寫）。
A．過濾      B．洗滌      C．萃取     D．分液     E．冷卻     F．灼燒
③最后稱量紅棕色固體的質(zhì)量為0．8960g，那么該藥片中硫酸亞鐵的質(zhì)量分數(shù)為
_________（小數(shù)點后面保留一位有效數(shù)字）。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

在微生物作用的條件下，NH4+經(jīng)過兩步反應被氧化成NO3-。這兩步的能量變化示意圖如下：

(1)第二步反應是       反應(選填“放熱”或“吸熱”)，判斷依據(jù)是                    。
(2)1 mol NH4+ (aq)全部氧化成NO2- (aq)的熱化學方程式是                   。

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同步練習冊答案