科學(xué)家利用太陽(yáng)能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇,并開(kāi)發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱△H分別為-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)用太陽(yáng)能分解10mol水消耗的能量是
2858
2858
kJ;
(2)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)△H=-443.5kJ?mol-1
;
(3)在直接以甲醇為燃料電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,負(fù)極的反應(yīng)式為2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+
2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+
、正極的反應(yīng)式為3O2+12H++12e-=6H2O
3O2+12H++12e-=6H2O
。理想狀態(tài)下,該燃料電池消耗1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1kJ,則該燃料電池的理論效率為96.6%
96.6%
(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)
(4)用甲醇燃料電池電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見(jiàn)圖1(電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò),陰、陽(yáng)極均為惰性電極)。電解時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O
CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O
。
(5)某原電池裝置如圖2所示,電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2=2AgCl。
①放電時(shí),交換膜左側(cè)的電極方程式為Ag-e-+Cl-=AgCl↓
Ag-e-+Cl-=AgCl↓
②當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole-時(shí),交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02
0.02
mol離子
③該電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
。
(6)最近,又有科學(xué)家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池,其效率更高。一個(gè)電極通入空氣,另一個(gè)電極通入汽油蒸汽。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子(其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全)。以丁烷(C4H10)代表汽油。該電池正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-
O2+4e-=2O2-
;該電池放電時(shí),固體電解質(zhì)里的O2-離子的移動(dòng)方向是向負(fù)
負(fù)
極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。