Question

8．CO和H₂作為重要的燃料和化工原料，有著十分廣泛的應用．
（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
則反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8KJ/mol kJ•mol^-1．
（2）利用反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（g） 設計而成的MCFS燃料電池是用水煤氣（CO和H₂物質的量之比為1：1）作負極燃氣，空氣與CO₂的混合氣為正極助燃氣，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔點混合物做電解質的一種新型電池．現(xiàn)以該燃料電池為電源，以石墨作電極電解飽和NaCl溶液，反應裝置以及現(xiàn)象如圖所示．則有：
①燃料電池即電源的N極的電極反應式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②已知飽和食鹽水的體積為1L，一段時間后，測得左側試管中氣體體積為11.2mL（標準狀況），若電解前后溶液的體積變化忽略不計，而且電解后將溶液混合均勻，則此時溶液的pH為11．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律來分析；
（2）①由圖可知：電解飽和食鹽水，陰極生成氫氣，陽極生成氯氣，氯氣易溶于水，體積較小，則右端為陽極，所以N為原電池的正極，正極上氧氣得電子；
②電解飽和食鹽水時，陽極上是氯離子失電子，電極反應為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極上是氫離子得電子，2H⁺+2e^-═H₂↑，根據氫氧化鈉與氫氣的關系式計算出溶液中的氫氧根離子、氫離子的濃度，然后計算出溶液的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
根據蓋斯定律可知：將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，
故答案為：-524.8KJ/mol；
（2）①由圖可知：電解飽和食鹽水，陰極生成氫氣，陽極生成氯氣，氯氣易溶于水，體積較小，則右端為陽極，所以N為原電池的正極，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②電極飽和食鹽水，陰極發(fā)生了反應：2H⁺+2e^-═H₂↑，由2NaOH～H₂↑，陰極得到11.2mL標準狀況下的氣體，則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，
故答案為：11．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、原電池原理和電解池原理的應用、反應速率的計算和影響平衡的因素等，題目綜合性強，難道較大，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．