Question

(14分)质子交换膜燃料电池广受关注。

（1）质子交换膜燃料电池中作为燃料的H₂通常来自水煤气。

已知：①C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) △H₁=－110.35kJ/mol;

②2H₂O(l)=2H₂(g)+ O₂(g)  △H₂=＋571.6kJ/mol

③H₂O(l)=H₂O(g)  △H₃=＋44.0kJ/mol

则：C(s)+ H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)  △H₄=              。

（2）燃料气(流速为1800mL•h^－1；体积分数为：50%H₂，0.98%CO，1.64%O₂，47.38%N₂)中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO₂催化剂可使CO优先氧化而脱除。

①160℃、CuO/CeO₂作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为                 。

②灼烧草酸铈[Ce₂(C₂O₄)₃]制得CeO₂的化学方程式为                     。

③在CuO/CeO₂催化剂中加入不同的酸(HIO₃或H₃PO₄)，测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图所示。

加入      (填酸的化学式)的CuO/CeO₂催化剂催化性能最好。催化剂为CuO/CeO₂－HIO₃，120℃时，反应1小时后CO的体积为        mL。

（3）下图为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。

该装置中            (填“a”或“b”)为电池的负极，负极的电极反应式为               。

Answer

（14分）（1）＋131.45 kJ/mol（2分）

（2）①2CO＋O2 2CO2（2分）② Ce2(C2O4)32CeO2＋4CO↑＋2CO2↑（2分）

③HIO3（2分） 3.528（2分）

（3）a（2分）； HCOOH－2e－＝CO2↑＋2H＋（2分）。

【解析】

试题分析：①+②÷2－③，整理可得：C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H4=(－110.35＋571.6÷2－44.0)KJ/mol=+131.45 kJ/mol；（2）①160℃、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先与H2氧化反应的化学方程式为2CO＋O2 2CO2；②根据电子守恒及原子守恒可得灼烧草酸铈[Ce2(C2O4)3]制得CeO2的化学方程式为Ce2(C2O4)32CeO2＋4CO↑＋2CO2↑；③根据图像可知：在酸HIO3作用下，反应温度低，反应速率快，首先达到平衡， CuO/CeO2催化剂催化性能最好。在反应开始时，V(CO)= 1800 mL×0.98%=17.64ml，催化剂为CuO/CeO2－HIO3，在120℃时，反应中CO的转化率是80%，反应1小时后CO的体积为17.64ml－17.64ml×80%=3.528 mL；（3）图为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。a电极失去电子，通过外电路移向b电极，则该装置中a为电池的负极，b是正极。在负极的电极反应式为HCOOH－2e－＝CO2↑＋2H＋。

考点：考查盖斯定律的应用、化学反应方程式的书写、物质体积的计算、燃料电池电极的判断及电极式的书写的知识。