Question

【題目】Ⅰ.車用燃料技術(shù)的研究受到廣泛關(guān)注,目前利用氫能的氫氧燃料電池技術(shù)較成熟。某興趣小組想探究氫氧燃料電池反應(yīng)的工作原理,設(shè)計(jì)如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)前,U 型管中裝滿溶液,電極均為鉑電極。

（1）I池為______(填“原電池”、“電解池”)，判斷A、B的電極名稱的依據(jù)是:__________ B極的電極反應(yīng)式:__________

（2）通電一段時(shí)間后，濾紙上發(fā)生明顯顏色變化,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________

（3）Ⅱ池中電極具有導(dǎo)電和_______的作用,寫(xiě)出D的電極反應(yīng)式:___________

Ⅱ.該興趣小組查閱資料發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的技術(shù)在原料氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方面都存在安全隱患.2017年3月大連理工大學(xué)研究以“鉑一碳化鉬催化甲醇和水液化重組制備氫氣”的新方法獲得重大突破,并在美國(guó)《自然》雜志發(fā)表，具體原理如上圖(b)所示:

（4）過(guò)程Ⅱ屬于_________(填“吸熱”或“放熱)過(guò)程。

（5）依據(jù)下表完成總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:____________

化學(xué)鍵	C=O	H-H	C-O	H-O	C-H
E/(kJ/mol)	803	436	326	464	414

（6）天然氣是一種清潔的化石燃料.也可以在一定的條件下與水反應(yīng)產(chǎn)生CO2和H2，若生產(chǎn)等量氫氣，則消耗甲醇和甲烷的質(zhì)量比為：_________。

Answer 1

【答案】 電解池 因?yàn)?/span>I池實(shí)質(zhì)是電解水，可觀察“U”管兩端生成氣體的體積大小，判斷產(chǎn)生體積大的為H2，即陰極。所以A為陰極、B極為陽(yáng)極 2H2O﹣4e- ﹦O2↑+ 4 H+或4OH﹣﹣4e- ﹦O2↑﹢2H2O 2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH 催化 H2 ﹢2OH –﹣2e- ﹦2H2O 吸熱 CH3OH（g）+H2O（g）═ CO2（g）+3H2（g）△H=﹢46.0 kJ·mol -1 8:3

【解析】(1)根據(jù)圖示，I池存在外接電源，為電解池，I池實(shí)質(zhì)是電解水，可觀察“U”管兩端生成氣體的體積大小，判斷產(chǎn)生體積大的為H2，即陰極。所以A為陰極、B極為陽(yáng)極，其中B極的電極反應(yīng)式為2H2O﹣4e- ﹦O2↑+ 4 H+或4OH﹣﹣4e- ﹦O2↑﹢2H2O，故答案為：電解池；因?yàn)?/span>I池實(shí)質(zhì)是電解水，可觀察“U”管兩端生成氣體的體積大小，判斷產(chǎn)生體積大的為H2，即陰極。所以A為陰極、B極為陽(yáng)極；2H2O﹣4e- ﹦O2↑+ 4 H+或4OH﹣﹣4e- ﹦O2↑﹢2H2O；

(2)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH，故答案為：2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH；

(3)I池生成的氫氣和氧氣通入Ⅱ池中形成原電池，在鉑電極作催化劑時(shí)反應(yīng)生成水，其中D為負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2 ﹢2OH –﹣2e- ﹦2H2O，故答案為：催化；H2 ﹢2OH –﹣2e- ﹦2H2O；

(4)根據(jù)圖示，過(guò)程II為H2O(g)的催化分解，為吸熱過(guò)程，故答案為：吸熱；

(5)根據(jù)圖示，CH3OH(g)和H2O(g)在鉑一碳化鉬催化作用下生成CO2(g)和H2(g)

反應(yīng)的方程式為CH3OH+H2O→ CO2+3H2，根據(jù)△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(414×3+326+464+2×464)kJ·mol -1-(803×2+436×3)kJ·mol -1=﹢46.0 kJ·mol -1，故答案為：CH3OH(g)+H2O(g)═ CO2(g)+3H2(g)△H=﹢46.0 kJ·mol -1；

(6)天然氣是一種清潔的化石燃料.也可以在一定的條件下與水反應(yīng)產(chǎn)生CO2和H2，反應(yīng)的方程式為CH4+2H2O→CO2+4H2，CH3OH+H2O→ CO2+3H2，根據(jù)方程式可知，生產(chǎn)等量氫氣，消耗的甲醇和甲烷的物質(zhì)的量之比為，則質(zhì)量之比為=，故答案為：。