)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其基本组成和反应原理

)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其基本组成和反应原理如下。

      

(1)在改质器中主要发生的反应为_______________________________

(2)移位反应器中CO(g)+H2O (g)   CO2 (g)+H2(g) ,在一定温度下,在1L容器中发生上述反应,各物质的物质的量浓度变化如下表:

t/min

COmol/L)

H2O(mol/L)

CO2(mol/L)

H2(mol/L)

0

0.2

0.3

0

0

2

n1

n2

n3

0.1

3

n1

n2

n3

0.1

4

0.09

0.19

0.11

0.11

  ①此温度下,该反应的平衡常数为________

  ②反应在3~4 min之间,氢气的物质的量增多的原因可能是           (填代号)

     A.充入水蒸汽    B.升高温度     C.使用催化剂     D.充入氢气

(3)磷酸燃料电池负极排出的气体主要是___                  __,

该电池正极的电极反应为_        _                            __。

(4)磷酸燃料电池的电极上镀了铂粉,这样做的目的,除了起到更好的导电作用外,还具备的作用是                               

(5)总体看来,整个体系中能量来自与CxHy与空气的反应,假设CxHy为辛烷,且

已知辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol-1,请写出辛烷燃烧热的热化学方程式            

答案

【知识点】燃料电池原理  化学平衡的移动 热化学方程式 F1   F3  G2  

【答案解析】(1)CxHy+XH2O XCO+(X+Y/2)H2

 (2)① 0.5② B

 (3) CO2      O2 +4H++4e--=2H2O   

 (4) 增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,加快反应速率

 (5) C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l);ΔH=-5 518 kJ·mol-1

  解析:(1)改质器中进入的物质是烃和水,反应温度是800℃,出来的气体是水、氢气和一氧化碳,所以发生的化学反应:CxHy+XH2O XCO+(X+Y/2)H2(2)①根据氢气浓度增加了0.1mol/L, n1、n2、n3分别为0.1mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L,k=;② 反应物的浓度都减小了0.1mol/L,生成物的浓度都增大了0.1mol/L,排除ADC,选B;(3)燃料电池中,负极上燃料失去电子发生氧化反应,二氧化碳是废气,所以排出的气体是二氧化碳,正极上氧化剂得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O(4)磷酸燃料电池的电极上镀了铂粉,这样做的目的,除了起到更好的导电作用外,还具备的作用是增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,加快反应速率,(5)根据燃烧热的定义及热化学方程式的要求得: C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l);ΔH=-5 518 kJ·mol-1注意辛烷为液态,放热反应的ΔH为负。

【思路点拨】本题考查了燃料电池的基本原理,难度不大,注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性,电解质溶液的酸碱性不同,电极反应式可能不同。注意辛烷为液态,放热反应的ΔH为负。

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