（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...

（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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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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以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。

（1）以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应：

主反应：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　　 △H=+49 kJ•mol-1

副反应：H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)　　 △H=+41 kJ•mol-1

①甲醇在催化剂作用下裂解可得到H2和CO，则该反应的化学方程式为_________________________，既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________________。

②分析适当增大水醇比（nH2O∶nCH3OH）对甲醇水蒸气重整制氢的好处_________________________。

③某温度下，将nH2O∶nCH3OH =1∶1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为_________________________。（忽略副反应）

（2）工业常用CH4 与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)　　 ΔH=+203kJ·mol-1

①该反应的逆反应速率表达式为； V逆=k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下，测得实验数据如表：

由上述数据可得该温度下，上述反应的逆反应速率常数k 为__________L3·mol-3·min-1。

②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol 的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示，则压强Pl_____P2（填“大于”或“小于”）温度T3_______T4（填“大于”或“小于”）；压强为P1时，在N点； v正_______v逆（填“大于”或“小于”或“等于”）。求N点对应温度下该反应的平衡常数 K=_____________________。

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甲醇水蒸气重整制氢（SRM）是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下：

反应I　 CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　 ΔH1

反应Ⅱ CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　 ΔH2

反应Ⅲ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 ΔH3

其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如下表所示：

请回答：

（1）反应Ⅱ能够自发进行的条件_______（填“低温”、“高温”或“任何温度”），ΔH1____ΔH3（填“>”、“<”或“=”）。

（2）相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢（反应Ⅱ）的先进之处在于___________________________________________________________________。

（3）在常压、Cat.1催化下，CH3OH和H2O混和气体（体积比1∶1.2，总物质的量2.2mol）进行反应，tl时刻测得CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示（CO、CO2的选择性：转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比）。

注：曲线a表示CH3OH的转化率，曲线b表示CO的选择性，曲线c表示CO2的选择性

① 下列说法不正确的是__________。

A．反应适宜温度为300℃

B．工业生产通常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整

C．己知Cat.2催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率

D．添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率

② 260℃时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线。________________

（4）副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸，生成甲酸的电极反应式是：___________。

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科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

（1）Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为__________________；Pt(b)电极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为___________。

（2）电池的总反应方程式为____________________。

（3）如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有______mol。

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科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

（1）Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为__________________；Pt(b)电极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为___________。

（2）电池的总反应方程式为____________________。

（3）如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有______mol。

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科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

（1）Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为__________________；Pt(b)电极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为___________。

（2）电池的总反应方程式为____________________。

（3）如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有______mol。

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甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图。

下列有关叙述不正确的是

A. H +从负极区通过交换膜移向正极区

B. 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

C. 负极的电极反应式为：CH3OH+ H2O－6e－＝CO2↑+ 6H +

D. 图中b、c分别是O2、甲醇

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