Question

12．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
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol
则反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8kJ/mol．
（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，现以该燃料电池为电源，以石墨作电极进行电解，已知电解100mL1mol/L食盐水，反应装置以及现象如图所示．一段时间后，测得左侧试管中气体体积为2.24L（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，忽略氯气与氢氧化钠溶液反应，则此时溶液的pH为14.3．

Answer 1

分析 （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；
（2）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，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：-524.8；
（2）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，M为负极，
电极饱和食盐水，阴极发生了反应：2H⁺+2e^-═H₂↑，由2NaOH～H₂↑，阴极得到2.24L标准状况下的气体，则n（OH^-）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×2=0.2mol，
溶液中c（OH^-）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，则c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2}$mol/L=5×10^-15mol/L，pH=15-lg5=14.3，
故答案为：14.3．

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，难度较大，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．