Question

12．CO和H₂作為重要的燃料和化工原料，有著十分廣泛的應(yīng)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
則反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8kJ/mol．
（2）利用反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═CO₂（g）+H₂O（g）設(shè)計而成的MCFS燃料電池，現(xiàn)以該燃料電池為電源，以石墨作電極進行電解，已知電解100mL1mol/L食鹽水，反應(yīng)裝置以及現(xiàn)象如圖所示．一段時間后，測得左側(cè)試管中氣體體積為2.24L（標(biāo)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，忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，則此時溶液的pH為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
根據(jù)蓋斯定律可知：將①-②可得：CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H；
（2）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，電解飽和食鹽水時，陽極上是氯離子失電子，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極上是氫離子得電子，2H⁺+2e^-═H₂↑，根據(jù)氫氧化鈉與氫氣的關(guān)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(jù)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：-524.8；
（2）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，M為負極，
電極飽和食鹽水，陰極發(fā)生了反應(yīng)：2H⁺+2e^-═H₂↑，由2NaOH～H₂↑，陰極得到2.24L標(biāo)準狀況下的氣體，則n（OH^-）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×2=0.2mol，
溶液中c（OH^-）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，則c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2}$mol/L=5×10^-15mol/L，pH=15-lg5=14.3，
故答案為：14.3．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、原電池原理和電解池原理的應(yīng)用、反應(yīng)速率的計算和影響平衡的因素等，題目綜合性強，難度較大，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．