Question

Ⅰ．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═

 

 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上图所示．则有：
①燃料电池即电源的N极的电极反应式为

 

；
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

 

．
（3）在不同的温度下，将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行如下反应：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），得到如下数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①实验1中以v（CO₂）表示的平均反应速率为

 

（取2位小数）．
②下列措施可能使上述反应中CO的转化率增大的是

 

（填序号）；
A．升高温度   B．降低温度    C．增大压强   D．再加入一定量H₂O（g）   E．使用催化剂．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律构造出目标反应热化学反应方程式，据此计算反应热；注意化学计量数乘以不同的系数，进行加减，焓变也要乘以相同的系数，做相应加减；
（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；
（3）①由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，根据v=

△n V

△t

计算v（CO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（CO₂）；
②提高CO的平衡转化率，平衡正向进行，结合平衡移动原理分析判断．

解答： 解：Ⅰ．（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，
根据盖斯定律，①-②得CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=-393.5-131.3=-524.8kJ/mol，
故答案为：-524.8；
（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^-）=

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，
故答案为：11；
（3）①、由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

1.6mol 2L

6min

=

2

15

mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，
故v（CO₂）=v（CO）=

2

15

mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案为：0.13mol/（L?min）；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g），反应是气体体积不变的放热反应；
A．反应是放热反应，升高温度平衡逆向进行，一氧化碳转化率减小，故A不符合；
B．反应是放热反应，降低温度，平衡向正方向移动，一氧化碳转化率增大，故B符合；
C．反应前后气体体积不变，增大压强平衡不动，一氧化碳转化率不变，故C不符合；
D．再加入一定量H₂O（g），平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故D符合；
E．使用催化剂平衡不移动，所以一氧化碳转化率不变，故E不符合；
故答案为：BD．

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．