Question

(9分)（1）已知25℃、101kPa時，一些物質的燃燒熱為：

化學式	CO(g)	H2(g)	CH3OH(l)
ΔH/( kJ·mol－1)	－283.0	－285.8	－726.5

請回答下列問題：①該條件下CH₃OH(l)完全燃燒的熱化學方程式為：__________________________。

②根據蓋斯定律完成下列反應的熱化學方程式：CO(g)+2H₂(g)===CH₃OH(l)ΔH=____________。

（2）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉化為氫氣的兩種反應原理是：

① CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g)  △H₁=+49.0 kJ·mol^-1

② CH₃OH(g)+O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g)  △H₂

已知H₂(g)+ O₂(g)===H₂O(g)   △H = -241.8 kJ·mol^-1

則反應②的△H₂ =              kJ·mol^-1。

（3）甲醇燃料電池的結構示意圖如下。甲醇進入        極（填“正”或“負”），正極發生的電極反應為                   。

 

Answer 1

【答案】

（1）①CH₃OH(l)+O₂(g)===CO₂(g)+2H₂O(l)  ΔH=－726.5 kJ·mol^－1  （ 2分）

②－128.1 kJ·mol^－1  （2分）

（2）-192.8   （2分）     

（3）負（1分）    O₂ + 4H⁺ + 4e^－=== 2H₂O  （2分）

【解析】（1）燃燒熱是指在一定條件下，可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物時所放出的熱量。所以該條件下CH₃OH(l)完全燃燒的熱化學方程式為①CH₃OH(l)+O₂(g)===CO₂(g)+2H₂O(l)  ΔH=－726.5 kJ·mol^－1  。因為CO和氫氣燃燒的熱化學方程式分別為

②CO（g)+O₂(g)===CO₂(g)  ΔH=－283kJ·mol^－1 、③2H₂（g）＋O₂(g)=2H₂O(l)  ΔH=－571.6 kJ·mol^－1  。根據蓋斯定律②＋③－①可得CO(g)+2H₂(g)===CH₃OH(l)  ΔH=－128.1 kJ·mol^－1 。

（2）仍然借助于蓋斯定律進行計算。將反應H₂(g)+ O₂(g)===H₂O(g)   △H = -241.8 kJ·mol^-1和反應CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g)  △H₁=+49.0 kJ·mol^-1合并即可。

（3）甲醇失去電子，通入負極，氧氣通入正極，正極電極反應式為O₂ + 4H⁺ + 4e^－=== 2H₂O 。