Question

  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^-1
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ?mol^-1
則反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=

 

  kJ?mol^-1．
（2）利用反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（g） 設(shè)計(jì)而成的MCFS燃料電池是用水煤氣（CO和H₂物質(zhì)的量之比為1：1）作負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO₂的混合氣為 正極助燃?xì)�，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔點(diǎn)混合物做電解質(zhì)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(yīng)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(yīng)式為

 

；
②已知飽和食鹽水的體積為1L，一段時(shí)間后，測得左側(cè)試管中氣體體積為11.2mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），若電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì)，而且電解后將溶液混合均勻，則此時(shí)溶液的pH為

 

．
（3）在不同的溫度下，將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），得到如下數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實(shí)驗(yàn)1中以v（CO₂）表示的平均反應(yīng)速率為

 

（取2位小數(shù)）．
②下列措施可能使上述反應(yīng)中CO的轉(zhuǎn)化率增大的是

 

（填序號）；
A．升高溫度  B．降低溫度  C．增大壓強(qiáng)D．再加入一定量H₂O（g）  E．使用催化劑．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造出目標(biāo)反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)方程式，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)熱；注意化學(xué)計(jì)量數(shù)乘以不同的系數(shù)，進(jìn)行加減，焓變也要乘以相同的系數(shù)，做相應(yīng)加減；
（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(shí)，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(jì)算出溶液中的氫氧根離子、氫離子的濃度，然后計(jì)算出溶液的pH；
（3）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
②提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷．

解答： 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol，
②C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，①-②得CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=-393.5-131.3=-524.8kJ/mol，
故答案為：-524.8；
（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(yīng)生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)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(yīng)：2H⁺+2e^-═H₂↑，由2NaOH～H₂↑，陰極得到11.2mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體，則n（OH^-）=

0.0112L

22.4L/mol

×2=0.001mol，
溶液中c（OH^-）=

0.001mol

1L

=0.001mol/L，c（H⁺）=

1×10-14

0.001

mol/L=1×10^-11mol/L，
所以pH=11，
故答案為：11；
（3）①、由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

1.6mol 2L

6min

=

2

15

mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，
故v（CO₂）=v（CO）=

2

15

mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案為：0.13mol/（L?min）；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g），反應(yīng)是氣體體積不變的放熱反應(yīng)；
A．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進(jìn)行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，故A不符合；
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正方向移動(dòng)，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故B符合；
C．反應(yīng)前后氣體體積不變，增大壓強(qiáng)平衡不動(dòng)，一氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，故C不符合；
D．再加入一定量H₂O（g），平衡正向進(jìn)行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故D符合；
E．使用催化劑平衡不移動(dòng)，所以一氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，故E不符合；
故答案為：BD．

點(diǎn)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(jì)算和影響平衡的因素等，題目綜合性強(qiáng)，難道較大，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．