近来，制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果。（1）德国克莱斯公司成功研制了甲醇(CH3O...

近来，制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果。

（1）德国克莱斯公司成功研制了甲醇(CH3OH)制氢车载燃料电池工艺，其原理如下流程图所示：

①流程图中，甲醇与水在选择氧化器中反应生成二氧化碳和氢气，写出该反应的化学方程式　　　　　　　 　

②该车载燃料电池的介质为碱性环境，请写出该燃料电池的正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）美国Bay等工厂成功研制了以甲烷来制取氢气，其生产流程如下图：

①此流程的第Ⅱ步反应为：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应的化学平衡常数表达式K＝ 　　　

②此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如下表，在830 ℃、以表中的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应，其中反应开始时，向正反应方向进行的有________(填实验编号)。

③若400 ℃时，第Ⅱ步反应生成1 mol氢气的热效应值为33.2kJ，第Ⅰ步反应的热化学方程式为：CH4(g) ＋ H2O(g) === 3H2(g) ＋ CO(g) ΔH＝－103.3 kJ·mol－1则400 ℃时，甲烷和水蒸反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（3）我国科学家研究了常温下利用Pt等催化剂在可见光作用下使水分解制氢气的方法，下图是三种催化剂在光照分解水实验中的效果比较图。

要得出如图所示的实验结果，需要测定的实验数据是　　　　　 　　　 ，本实验的目的是　　　　　　　　　　　 。

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（7分）德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇车载制氢氧燃料电池工艺，其原理如右图所示，请观察此图回答：

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是

①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）；△H= + 49．0 kJ·mol^－1

②2CH₃OH（g）+O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂（g）；△H=－385.8kJ·mol^－1

下列说法正确的是

A．反应①中反应物的总能量高于生成物的总能量

B．反应①中拆开CH₃OH（g）和H₂O（g）中的化学键所需能量大于形成CO₂（g）和3H₂（g） 中的化学键所释放的能量

C．CH₃OH蒸气的燃烧热为大于192．9 kJ·mol^－1

D．根据②推知反应：2CH₃OH（l）+ O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂（g）的△H＞－385．8kJ·mol^－1

（2）最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO₂转变为可再生燃料甲醇。若有2.2kg CO₂与足量H₂恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5 kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式________。

（3）可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世，其结构示意图如右图。甲醇在催化剂作用下提供质子（H^＋）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应为：2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O。b处通入的物质是________，负极反应为：________。

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德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇车载制氢氧燃料电池工艺，其原理如下图所示，请观察此图回答：

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是

①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0kJ/mol

②2CH3OH（g）+O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）；△H=-385.8kJ/mol

下列说法正确的是

A．反应①中反应物的总能量高于生成物的总能量

B．反应①中拆开CH3OH（g）和H2O（g）中的化学键所需能量小于形成CO2（g）和3H2（g）中的化学键所释放的能量

C．CH3OH蒸气的燃烧热为大于192.9kJ/mol

D．根据②推知反应：2CH3OH（l）+O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）的△H＞-385.8kJ/mol

（2）最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式__________________。

（3）可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世，其结构示意图如下图。

甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O．b处通入的物质是_________，负极反应式为：___________。

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(1)氢能源是绿色燃料，可以减少汽车尾气的排放，利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)。下图是该反应的能量变化图：

①通过图中信息可判断反应CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)的ΔH________0(选填“>”“＝”或“<”)。

②图中途径(Ⅱ)的条件是__________________，途径(Ⅰ)的反应热________途径(Ⅱ)的反应热(选填“>”“＝”或“<”)。

③在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为__________________________________________。

(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)＋CO2(g)===NH2CO2NH4(s)　ΔH＝－159.5 kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋116.5 kJ/mol

③H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ/mol

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式__________________。

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（1）氢能源是绿色燃料，可以减少汽车尾气的排放，利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)。下图是该反应的能量变化图：

①通过图中信息可判断反应CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)的ΔH________0(选填“>”“＝”或“<”)。

②图中途径(Ⅱ)的条件是__________________，途径(Ⅰ)的反应热________途径(Ⅱ)的反应热(选填“>”“＝”或“<”)。

③在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为__________________________________________。

（2）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)＋CO2(g)===NH2CO2NH4(s)　ΔH＝－159.5 kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋116.5 kJ/mol

③H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ/mol

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式__________________。

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甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH₃OH(l)＋O₂(g) == CO₂(g)＋2H₂O(l)。其工作原理示意图如下：

请回答下列问题：

（1）写出甲图中b、c两个入口通入的物质名称（或化学式）b________ c________

（2）负极的电极反应式为________

（3）用该原电池电解AgNO₃溶液，若Fe电极增重5.4g，则燃料电池在理论上消耗的氧气的体积为________mL（标准状况）

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（1）甲醇(CH3OH)是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为 　　　　　　　　　　　　 。

若以该电池为电源，用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。

电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气标况下的体积为　 　　 L。

（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式 　　　　　　　　　　　　　　 ；

②除去甲醇的离子反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，该过程中被氧化的元素是_____　　 ，当产生标准状况下2.24 L CO2时，共转移电子　　 mol。

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利用太阳能分解水生成的氢气，在催化剂作用下氢气与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol^－1、－283.0 kJ·mol^－1和－726.5 kJ·mol^－1。请回答下列问题：

（1）用太阳能分解10 mol水消耗的能量是________ kJ。

（2）液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为________。

（3） 在容积为2 L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，反应式：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T₁、T₂均大于300 ℃)：

①可逆反应的平衡常数表达式K＝________

②下列说法正确的是________

A．温度为T₁时，从反应开始到平衡，生成甲醇

的平均速率为v(CH₃OH)＝mol·L^－1·min^－1

B．该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小

C．该反应为放热反应

D．处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时增大

③在T₁温度时，将1 mol CO₂和3 mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为________；

（4） 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为

2CH₃OH + 3O₂＝2CO₂＋4H₂O，则正极的反应式为________；

负极的反应式为________。

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（12分）燃料电池具有广阔的发展前途，科学家近年研制出一种微型的燃料电池，采用甲醇取代氢气做燃料可以简化电池设计，该电池有望取代传统电池。某学生在实验室利用碱性甲醇燃料电池电解Na₂SO₄溶液。

请根据图示回答下列问题：　

（1）图中a电极是（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）。该电极上发生的电极反应式为________。

（2）碱性条件下，通入甲醇的一极发生的电极反应式为________。

（3）当消耗3.36 L 氧气时（已折合为标准状况），理论上电解Na₂SO₄溶液生成气体的总物质的量是________　mol，电解后溶液的PH____________（填增大、减小或不变）。

（4）25℃、101kPa时，燃烧16g甲醇生成CO₂和H₂O（l），放出的热量为363.26　kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式：________。

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