Question

8．CO和H₂作为重要的燃料和化工原料，有着十分广泛的应用．
（1）已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ•mol^-1
则反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8KJ/mol kJ•mol^-1．
（2）利用反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（g） 设计而成的MCFS燃料电池是用水煤气（CO和H₂物质的量之比为1：1）作负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔点混合物做电解质的一种新型电池．现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，反应装置以及现象如图所示．则有：
①燃料电池即电源的N极的电极反应式为O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②已知饱和食盐水的体积为1L，一段时间后，测得左侧试管中气体体积为11.2mL（标准状况），若电解前后溶液的体积变化忽略不计，而且电解后将溶液混合均匀，则此时溶液的pH为11．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律来分析；
（2）①由图可知：电解饱和食盐水，阴极生成氢气，阳极生成氯气，氯气易溶于水，体积较小，则右端为阳极，所以N为原电池的正极，正极上氧气得电子；
②电解饱和食盐水时，阳极上是氯离子失电子，电极反应为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，阴极上是氢离子得电子，2H⁺+2e^-═H₂↑，根据氢氧化钠与氢气的关系式计算出溶液中的氢氧根离子、氢离子的浓度，然后计算出溶液的pH．

解答 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ•mol^-1
根据盖斯定律可知：将①-②可得：CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=（-393.5kJ•mol^-1）-（+131.3kJ•mol^-1）=-524.8KJ/mol，
故答案为：-524.8KJ/mol；
（2）①由图可知：电解饱和食盐水，阴极生成氢气，阳极生成氯气，氯气易溶于水，体积较小，则右端为阳极，所以N为原电池的正极，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②电极饱和食盐水，阴极发生了反应：2H⁺+2e^-═H₂↑，由2NaOH～H₂↑，阴极得到11.2mL标准状况下的气体，则n（OH^-）=$\frac{0.0112L}{22.4L/mol}$×2=0.001mol，
溶液中c（OH^-）=$\frac{0.001mol}{1L}$=0.001mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.001}$mol/L=1×10^-11mol/L，
所以pH=11，
故答案为：11．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、原电池原理和电解池原理的应用、反应速率的计算和影响平衡的因素等，题目综合性强，难道较大，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．