问题 填空题

熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池,其工作原理如图所示:

(1)电极b是该燃料电池的(填“正”或“负”)______极.

(2)若以氢气为燃料,则A是(填化学式)______,Y是(填化学式)______;CO32-的移动方向是移向(填“电极a”或“电极b”)______;电极b的电极反应是______.

(3)若以一氧化碳为燃料,则反应非常慢,可通过反应CO+H2O=CO2+H2,使一氧化碳转化为氢气再进一步反应.

①已知25℃时,C(s)+

1
2
O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ/mol:

H2(g)+

1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-242kJ/mol

C(s)+O2(g)═CO(g)△H=-111kJ/mol则25℃时,CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)的反应热△H=______.

②已知反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)在某温度时的平衡常数是9.0.若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L,则一氧化碳在此反应条件下的转化率是______.

答案

(1)在燃料电池中,电子由负极流行正极,根据图示内容:电子是从a流向b,可以知道电极b是该燃料电池的正极,故答案为:正;

(2)在燃料电池中,燃料做负极,氧气作正极,所以若以氢气为燃料,则A是氢气,根据:熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池“可以知道Y是二氧化碳,在电池中,电解质中的阴离子移向负极,正极上是氧气得电子的还原反应,故答案为:H2;CO2;电极a;O2+4e-+2CO2═2CO32-

①C(s)+

1
2
O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ/mol;H2O(g)=H2(g)+
1
2
O2(g),△H=242kJ/mol;CO(g)=C(s)+O2(g),△H=111kJ/mol,反应CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)可以看成是以上三个反应的和,所以反应CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-394kJ/mol+242kJ/mol+111kJ/mol=-41 kJ/mol,故答案为:-41 kJ/mol;

②设消耗的一氧化碳浓度为c,则:

          CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

初始浓度:0.01    0.01      0       0

变化浓度:c       c        c        c

平衡浓度:0.01-c   0.01-c     c      c

则有

c2
(0.01-c)2
=9,

解得c=0.0025(mol/L),

一氧化碳在此反应条件下的转化率=

1-0.0025
0.01
×100%=75%,

故答案为:75%.

单项选择题
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