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(yīng)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(yīng)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(yīng)：CH3OH(l)+
1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g) 的△H＞-192.9kJ?mol-1
分析：A、反應(yīng)物的能量高于生成物的能量，則反應(yīng)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(xué)反應(yīng)焓變的意義以及反應(yīng)能量變化和反應(yīng)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(yīng)物的能量高于生成物的能量，則反應(yīng)是放熱的過程，而①是吸熱的過程，故A錯(cuò)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(duì)應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)該是二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)的水，不是氫氣，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)化學(xué)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(cuò)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(yīng)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(yīng)放出的熱量會(huì)小于192.9kJ，故D正確．
故選D．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生物質(zhì)具有的能量和化學(xué)反應(yīng)的吸放熱之間的關(guān)系，注意知識(shí)的歸納和整理是解題的關(guān)鍵，難度不大．
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目：高中化學(xué) 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(duì)于該電池的說法正確的是（　　）

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科目：高中化學(xué) 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(duì)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(xiǎn)性低與電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性B、電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液pH值保持不變C、電池的負(fù)極反應(yīng)式為3O2+12e-+12H+?6H2OD、電池工作時(shí)，1molCH3OH被氧化時(shí)就有6NA個(gè)氫離子在正極消耗

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

科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)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(cuò)誤的是

A．a(chǎn)是負(fù)極，b是正極

B．b極的電反應(yīng)是：O2+4H++4e-=2H2O

C．甲醇在a極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)

D．當(dāng)電路上通過2mol電子消耗的CH3OH為mol

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2010-2011學(xué)年河北省高三一�？荚嚕ɡ砭C）化學(xué)部分 題型：選擇題

科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)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(cuò)誤的是

A．a(chǎn)是負(fù)極，b是正極  

B．b極的電反應(yīng)是：O2+4H++4e-=2H2O

C．甲醇在a極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)

D．當(dāng)電路上通過2mol電子消耗的CH3OH為mol

 

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科目：高中化學(xué) 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(xué)方程式，通過計(jì)算，說明這兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。有關(guān)資料（298 .15K）列于表3。

表3  物質(zhì)的熱力學(xué)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(huì)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(yīng)分別對(duì)CO和O2的反應(yīng)級(jí)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(dāng)已吸附分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能足以克服固體引力場(chǎng)的勢(shì)壘時(shí)，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?jǐn)?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(yīng)的一種機(jī)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(qiáng)得多。試根據(jù)上述反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)CO在催化劑Ru表面上氧化反應(yīng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。

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

表5　物質(zhì)的熱力學(xué)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(duì)于燃料反應(yīng)焓變的效率。在298.15K，100 kPa下，當(dāng)1 molH2燃燒分別生成H2O（l) 和 H2O（g)時(shí)，計(jì)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(yīng)有不同理論效率的原因。

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