Question

已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱分別為285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1和726.5 kJ·mol－1。請回答下列問題。

(1)用太陽能分解5 mol液態水消耗的能量是 kJ。

(2)液態甲醇不完全燃燒生成一氧化碳氣體和液態水的熱化學方程式為 。

(3)在以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質溶液為酸性，則正極的電極反應式為 。

理想狀態下，該燃料電池消耗2 mol甲醇所能產生的最大電能為1 404.2 kJ，則該燃料電池的理論效率為 。(燃料電池的理論效率是指電池所產生的最大電能與燃料電池反應所能釋放的全部能量之比)

 

Answer 1

(1)1 429

(2)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5 kJ·mol－1

(3)O2＋4e－＋4H＋=2H2O　96.6%

【解析】(1)根據能量守恒定律可知分解5 mol液態水消耗的能量與生成5 mol液態水放出的能量相等，285.8 kJ·mol－1×5 mol＝1 429 kJ。

(2)2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1　①

2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 453.0 kJ·mol－1　②

根據蓋斯定律(②－①)÷2得：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－443.5 kJ·mol－1。

(3)甲醇燃料電池的正極反應物為O2，酸性條件下生成H2O：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。2 mol甲醇完全燃燒放出的熱量為1 453.0 kJ，故該電池的理論效率為1 404.2 kJ÷1 453.0 kJ×100%＝96.6%。