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：
①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0 kJ?mol-1
②CH3OH（g）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）；△H=-192.9 kJ?mol-1
下列說法正確的是（　�。�
A、反應①中的能量變化如圖所示
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B、CH3OH的燃燒熱為192.9kJ?mol-1
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
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g) 的△H＞-192.9kJ?mol-1
分析：A、反應物的能量高于生成物的能量，則反應是放熱的過程；
B、燃燒熱是指完全燃燒1mol物質(zhì)生成最穩(wěn)定的產(chǎn)物的過程所放出的熱量；
C、根據(jù)化學反應焓變的意義以及反應能量變化和反應物、產(chǎn)物能量的關(guān)系來回答判斷；
D、氣體甲醇變?yōu)橐簯B(tài)甲醇的過程是放熱的過程．
解答：解：A、根據(jù)圖顯示內(nèi)容知道：反應物的能量高于生成物的能量，則反應是放熱的過程，而①是吸熱的過程，故A錯誤；
B、燃燒熱是指完全燃燒1mol物質(zhì)生成最穩(wěn)定的產(chǎn)物的過程放出的熱量，甲醇燃燒對應產(chǎn)物應該是二氧化碳氣體和液態(tài)的水，不是氫氣，故B錯誤；
C、根據(jù)化學方程式②知道，甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣的過程就是放熱的，故C錯誤；
D、氣體甲醇變?yōu)橐簯B(tài)甲醇的過程是放熱的過程，根據(jù)反應②CH3OH（g）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）；△H=-192.9 kJ?mol-1 知道，液態(tài)甲醇發(fā)生此反應放出的熱量會小于192.9kJ，故D正確．
故選D．
點評：本題考查學生物質(zhì)具有的能量和化學反應的吸放熱之間的關(guān)系，注意知識的歸納和整理是解題的關(guān)鍵，難度不大．
練習冊系列答案
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科目：高中化學 來源： 題型：

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正確的是（　　）

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科目：高中化學 來源： 題型：

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

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科目：高中化學 來源：2010-2011學年湖北省武漢市江漢區(qū)黃岡市高三上學期期末考試（理綜）化學部分 題型：選擇題

科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下：下列說法錯誤的是

A．a(chǎn)是負極，b是正極

B．b極的電反應是：O2+4H++4e-=2H2O

C．甲醇在a極上得電子，發(fā)生還原反應

D．當電路上通過2mol電子消耗的CH3OH為mol

 

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科目：高中化學 來源：2010-2011學年河北省高三一模考試（理綜）化學部分 題型：選擇題

科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下：下列說法錯誤的是

A．a(chǎn)是負極，b是正極  

B．b極的電反應是：O2+4H++4e-=2H2O

C．甲醇在a極上得電子，發(fā)生還原反應

D．當電路上通過2mol電子消耗的CH3OH為mol

 

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（12分）車載甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC)將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的工 藝有兩種：（1）水蒸氣變換（重整）法；（2）空氣氧化法。兩種工藝都得 到副產(chǎn)品CO。

1．分別寫出這兩種工藝的化學方程式，通過計算，說明這兩種工藝的優(yōu)缺點。有關(guān)資料（298 .15K）列于表3。

表3  物質(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)

物質(zhì)

ΔfHm/kJ?mol-1

Sm/J?K-1?mol-1

CH3OH（g）

-200.66

239.81

CO2（g）

-393.51

213.64

CO（g）

-110.52

197.91

H2O（g）

-241.82

188.83

H2 （g）

0

130.59

2．上述兩種工藝產(chǎn)生的少量CO會吸附在燃料電池的Pt或其他貴金屬催化劑表面，阻礙H2的吸附和電氧化，引起燃料電池放電性能急劇下降，為此，開發(fā)了除去CO的方法�，F(xiàn)有一組實驗結(jié)果（500K）如表4。

表中PCO、PO2 分別為CO和O2的分壓；rco為以每秒每個催化劑Ru活性位上所消耗的CO分子數(shù)表示的CO的氧化速率。（1）求催化劑Ru上CO氧化反應分別對CO和O2的反應級數(shù)（取整數(shù)），寫出 速率方程。（2）固體Ru表面具有吸附氣體分子的能力，但是氣體分子只有碰到空活性位才可能發(fā)生吸附作用。當已吸附分子的熱運動的動能足以克服固體引力場的勢壘時，才能脫附，重新回到氣相。假設(shè)CO和O2的吸附與脫附互不影響，并且表面是均勻的，以θ表示氣體分子覆蓋活性位的百分數(shù)（覆蓋度），則氣體的吸附速率與氣體的壓力成正比，也與固體表面的空活性位數(shù)成正比。研究提出CO在Ru上的氧化反應的一種機理如下：

其中kco,ads、 kco,des分別為CO在Ru的活性位上的吸附速率常數(shù)和脫附速率常數(shù)，ko2,ads為O2在Ru的活性位上的吸附速率常數(shù)。M表示Ru催化劑表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上的吸附比O2的吸附強得多。試根據(jù)上述反應機理推導CO在催化劑Ru表面上氧化反應的速率方程（不考慮O2的脫附；也不考慮產(chǎn)物CO2的吸附），并與實驗結(jié)果比較。

3．有關(guān)物質(zhì)的熱力學函數(shù)（298．15 K）如表5。

表5　物質(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)

物質(zhì)

ΔfHm/kJ?mol-1

Sm/J?K-1?mol-1

H2 （g）

0

130.59

O2（g）

0

205.03

H2O （g）

-241.82

188.83

H2O （l）

-285.84

69.94

在373.15K，100kPa下，水的蒸發(fā)焓Δvap Hm=40.64kJ?mol-1，在298.15～3

73.15K間水的等壓熱容為75.6 J?K-1?mol-1。（1）將上述工藝得到的富氫氣體作為質(zhì)子交換膜燃料電池的燃料。燃料電池的理論效率是指電池所能做的最大電功相對于燃料反應焓變的效率。在298.15K，100 kPa下，當1 molH2燃燒分別生成H2O（l) 和 H2O（g)時，計算燃料電池工作的理論效率，并分析兩者存在差別的原因。（2）若燃料電池在473.15 K、100 kPa下工作，其理論效率又為多少（可忽略焓 變和嫡變隨溫度的變化）？（3）說明（1）和（2）中的同一反應有不同理論效率的原因。

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