Question

【題目】由于燃料電池汽車(chē)，尤其氫燃料電池汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)零污染排放，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)幾乎無(wú)噪音，且氫能取之不盡、用之不竭，燃料電池汽車(chē)成為近年來(lái)汽車(chē)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。為了獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，各國(guó)紛紛出臺(tái)政策，加速推進(jìn)燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。燃料電池的燃料選擇有氫氣、甲醇等。

(1)二氧化碳是地球溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)祝�目前人們處理二氧化碳的方法之一是使其與氫氣合成為甲醇，甲醇是汽車(chē)燃料電池的重要燃料。已知?dú)錃�、甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式如下：

2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-285kJ/mol ①

CH3OH(l)十O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-726.0 kJ/mol ②

寫(xiě)出二氧化碳與氫氣合成甲醇液體的熱化學(xué)方程式：________________。

(2)有科技工作者利用稀土金屬氧化物作為固體電解質(zhì)制造出了甲醇-空氣燃料電池。這種稀土金屬氧化物在高溫下能傳導(dǎo)O2-。

①這個(gè)電池的負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是_____________。

②在稀土氧化物的固體電解質(zhì)中，O2-的移動(dòng)方向是_____________。

③甲醇可以在內(nèi)燃機(jī)中燃燒直接產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行，而科技工作者要花費(fèi)大量的精力研究甲醇燃料汽車(chē)，主要原因是________________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝＋298.5 kJ·mol－1 CH3OH＋3O2－－6e－===CO2↑＋2H2O 正極流向負(fù)極 燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高

【解析】（1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-285kJ/mol ①，CH3OH(l)十O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-726.0 kJ/mol ②，依據(jù)蓋斯定律①×3-②×2得到：2CO2 （g）+6H2 （g）=2CH3OH（l）+2H2O （l）△H=+597kJ/mol；熱化學(xué)方程式為：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝＋298.5 kJ·mol－1；（2）①甲醇一空氣燃料電池中氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氧離子，電極反應(yīng)為：O2+4e－=2O2－； 甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CH3OH＋3O2－－6e－===CO2↑＋2H2O；②依據(jù)電極反應(yīng)分析可知原電池中陰離子移向負(fù)極，氧離子從正極流向負(fù)極移動(dòng)；③原電池反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的高效率，燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高。