Question

13．世界能源消費的90%以上依靠化學(xué)技術(shù)．
（1）質(zhì)子交換膜燃料電池中作為燃料的H₂通常來自水煤氣．
已知：2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-220.70kJ•mol^-1
2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）△H₂=+571.6kJ•mol^-1
H₂O（l）═H₂O（g）△H₃=+44.0kJ•mol^-1
則C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₄=+131.45kJ/mol
（2）燃料氣（流速為3000mL•h^-1；體積分?jǐn)?shù)為50% H₂，0.90% CO，1.64% O₂，47.46% N₂）中的CO會使電極催化劑中毒，使用CuO/CeO₂催化劑可使CO優(yōu)先氧化而脫除．CeO₂可由草酸鈰[Ce₂（C₂O₄）₃]灼燒制得，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ce₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CeO₂+4CO↑+2CO₂↑；在CuO/CeO₂催化劑中加入不同的酸（HIO₃或H₃PO₄），測得燃料氣中CO優(yōu)先氧化的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1所示．

加入HIO₃（填酸的化學(xué)式）的CuO/CeO₂催化劑催化性能最好．催化劑為CuO/CeO₂-HIO₃，120℃時，反應(yīng)1h后CO的體積為3.528mL．
（3）LiOH是制備鋰離子電池正極材料的重要原料，其電解法制備的裝置如2圖．已知產(chǎn)生的氣體a通入淀粉KI溶液，溶液變藍(lán)，持續(xù)一段時間后，藍(lán)色可逐漸褪去．則M極為電源的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，B極區(qū)電解液為LiCl溶液（填化學(xué)式），該離子交換膜是陽（填“陽”或“陰”）離子交換膜．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）灼燒草酸鈰[Ce₂（C₂O₄）₃]，分解制得CeO₂、一氧化碳以及二氧化碳，配平方程式即可；
CuO/CeO₂催化劑催化性能最好，即化學(xué)反應(yīng)速率最快，據(jù)圖象來回答；催化劑為CuO/CeO₂-HIO₃，120℃時，CO的轉(zhuǎn)化率是80%來計算回答；
（3）電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，由圖可知，左側(cè)生成氫氣，則A中氫離子放電，可知A為陰極，在A中制備LiOH，Li⁺由A經(jīng)過陽離子交換膜向B移動．

解答 解：（1）已知：①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-110.35kJ•mol^-1
②2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）△H₂=+571.6kJ•mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H₃=+44.0kJ•mol^-1
則：反應(yīng)C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）可以是①+②×$\frac{1}{2}$-③得到，所以△H₄=①+②×$\frac{1}{2}$-③=（-110.35kJ•mol^-1）+（571.6kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$-44.0kJ•mol^-1
=+131.45kJ/mol，故答案為：+131.45kJ/mol；
（2）灼燒草酸鈰[Ce₂（C₂O₄）₃]，分解制得CeO₂、一氧化碳以及二氧化碳，即 Ce₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CeO₂+4CO↑+2CO₂↑，
CuO/CeO₂催化劑催化性能最好，即化學(xué)反應(yīng)速率最快，據(jù)圖象知道當(dāng)HIO₃加入時，催化性能最好，催化劑為CuO/CeO₂-，120℃時，CO的轉(zhuǎn)化率是80%，氣體混合物流速為1800mL•h^-1；體積分?jǐn)?shù)為：0.98%的CO，則反應(yīng)1小時后CO的體積為$\frac{1}{4}$×1800×1×0.98%×80%=3.528，
故答案為：Ce₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CeO₂+4CO↑+2CO₂↑；HIO₃；3.528；
（3）電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，由圖可知，左側(cè)生成氫氣，則A中氫離子放電，可知A為陰極，M是負(fù)極，在A中制備LiOH，Li⁺由A經(jīng)過陽離子交換膜向B移動，離子交換膜是陽離子交換膜；B中為LiCl溶液，氯離子放電生成氯氣，故答案為：負(fù)；LiCl；陽．

點評 本題考查反應(yīng)熱有關(guān)計算，注意利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，題目側(cè)重于考查學(xué)生的計算能力，題目難度中等．