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（　　）
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(fù)極失電子；
D．根據(jù)在閉合回路中正極和負(fù)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(fù)極失電子，應(yīng)為甲醇失電子，負(fù)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(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是：2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2，
當(dāng)1molCH3OH被氧化時，負(fù)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錯誤．
故選A．
點評：本題考查學(xué)生燃料電池的工作原理知識，可以根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行回答，難度適中．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 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(jìn)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(xué)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(xué)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?jǐn)?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(jìn)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(dá)到平衡時c（CH3OH）=1.5mol/L
B．達(dá)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(fù)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(xué)方程式為
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3
．

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科目：高中化學(xué) 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(jìn)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·mol－1

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(xué)方程式為__________。

（2）脫碳。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)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?jǐn)?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(jìn)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(dá)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(dá)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(xué) 來源： 題型：

（14分）

甲醇被稱為2l世紀(jì)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(qiáng)的關(guān)系如右圖所示：

①已知100℃時達(dá)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(qiáng)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(qiáng)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(fù)極反應(yīng)為                              。

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2013屆江蘇省揚(yáng)州市高二下學(xué)期期中考試化學(xué)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·mol－1

2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g)    △H=－566.0 kJ·mol－1

寫出CO(g)與I2O5(s)反應(yīng)生成I2(s)和CO2(g)的熱化學(xué)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(dá)到平衡狀態(tài)的是                    ，

a．體系壓強(qiáng)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(xué)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?jǐn)?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(jìn)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(fù)極電極反應(yīng)式可表示為            。

 

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

（14分）

甲醇被稱為2l世紀(jì)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(qiáng)的關(guān)系如右圖所示：

①已知100℃時達(dá)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(qiáng)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(qiáng)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(fù)極反應(yīng)為                               。

 

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