Question

16．随着科学技术的进步，人们研制出了多种类型的甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求．
①有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是
A、CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ/mol
B、CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol
（1）可见，CH₃OH的燃烧热大于（填“大于”、“等于”或“小于”）192.9kJ/mol
（2）已知水的气化热为44kJ/mol，则氢气燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-124.6kJ/mol．如图是某笔记本电脑用一个乙醇燃料电池工作时的示意图．乙池中的两个电极均为石墨电极，乙池中盛有100mL3.00mol/L的CuSO₄溶液．
请回答下列问题：
（3）甲池中发生反应的化学方程式为C₂H₅OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+5H₂O；
（4）在此过程中，若乙池中两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），理论上需通入
0.1mol乙醇．

Answer 1

分析 （1）根据燃烧热的概念来判断；
（2）根据盖斯定律来写热化学方程式；
（3）甲池是燃料电池中，通氧气的极是正极，该极上发生氧气得电子的还原反应，所以总反应方程式为：C₂H₅OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+5H₂O；
（4）根据乙池中两电极的电极反应计算两电极产生的气体体积恰好相等时转移的电子数，进而确定消耗乙醇的量．

解答 解：（1）因燃烧热在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧生成稳定化合物时所释放出的热量，而H₂O的稳定化合物是液态水，H₂O蒸汽转变为液态水需要放热，所以CH₃OH的燃烧热大于192.9kJ/mol，故答案为：大于；
（2）CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ/mol      ①
    CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol   ②
 ②-①得  3H₂（g）+3/2O₂（g）=3H₂O（g）△H=-241.9kJ/mol   ③
                      H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol    ④
③-④×3 得 3H₂（g）+3/2O₂（g）=3H₂O（g）△H=-373.9kJ/mol 即H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-124.6kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-124.6kJ/mol；
（3）甲池是燃料电池中，通氧气的极是正极，该极上发生氧气得电子的还原反应，所以总反应方程式为：C₂H₅OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+5H₂O，故答案为：C₂H₅OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+5H₂O；
（4）乙池中阳极反应是4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，阴极反应依次是：Cu²⁺+2e^-═Cu，2H⁺+2e^-═H₂，
当铜离子全部放电时，转移电子是0.6mol，
设转移nmol电子时，两极上产生气体的体积相等，
则两极上产生气体的物质的量等式表示为：0.25n=0.5（n-0.6），
解得n=1.2，
根据反应C₂H₆O+3O₂═2CO₂+3H₂O，在转移12mol电子时，消耗C₂H₆O的量为1mol，当转移1.2mol电子时，理论上消耗乙醇0.1moL，
故答案为：0.1．

点评 本题是一道关于电化学和热化学知识的综合考查题，要求学生注意知识的灵活应用，难度不大．