Question

CO和H₂作为燃料和化工原料，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）十H₂（g）△H₂=+131.3kJ?mol^-1
则反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的△H=

 

kJ?mol^-1
标准状况下33.6L CO、H₂的混合气体与足量氧气充分反应生成CO₂和H₂O，反应过程中转移电子

 

mol．
（2）利用反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）设计而成的MCFS燃料电池是一种新型电池．现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，反应装置及现象如图1所示．则①M应是电源的

 

极（填“正”或“负”）；②该电解反应的化学方程式是

 

；③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，电解后将溶液混合均匀，此时溶液的pH为

 

．
（3）在一密闭容器中充入10mol CO与20mol H₂，一定条件下可反应生成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）l CO的转化率（α）与温度的关系如图2所示．
①测得A点时容器的体积为10L．该温度下的平衡常数K=

 

．
②在不改变反应物用量的情况下，为提高CO转化率可采取的措施是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1两个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-②可得反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的反应热，根据CO、H₂参加的量计算转移的电子数目；
（2）用惰性电极电解饱和食盐水阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气；溶液中水的电离被促进生成氢氧化钠；电解NaCl结束后，再电解水2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑；用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；根据氯气和氢氧化钠的关系式计算氢氧化钠的物质的量浓度，从而得出溶液的pH；
（3）①根据图象判断出A点时的各种物质的浓度，用平衡常数的表达式进行计算；
②根据反应的特征可从温度、压强、浓度等因素改变条件使平衡向正方向移动，从而提高转化率；

解答：解：（1）根据①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1两个热化学方程式，
利用盖斯定律，将①-②可得反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g），△H=-393.5kJ?mol^-1-131.3kJ?mol^-1=-524.83kJ?mol^-1，
CO、H₂与氧气反应的方程式分别为：2CO++O₂

点燃  .

2CO₂；2H₂+O₂

点燃  .

2H₂O，从
方程式可以看出相同物质的量的CO、H₂燃烧转移的电子数目相等，所以标准状况下CO、H₂33.6L与氧气反应生成CO₂和H₂O转移的电子的物质的量为：

33.6L

22.4L/mol

=3mol，
故答案为：-524.8； 3；
（2）①用惰性电极电解饱和食盐水，阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气；溶液中水的电离被促进生成氢氧化钠；电解NaCl结束后，再电解水2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑，根据图示1反应装置及现象可知M极连接的试管生成的气体多，应是电源的负极，
②用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时溶液中还生成氢氧化钠，所以电池反应式为2NaCl+2H₂O 

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
③测得左侧试管中气体体积为11.2mL为氢气，设氢氧化钠的物质的量浓度是xmol/L，
2NaCl+2H₂O 

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，转移的电子       生成的氢氧化钠
                      22.4L         2mol             2mol
                     0.0112L        xmol             Xmol
x=

2mol×0.0112L

22.4L

=0.001mol，已知饱和食盐水的体积为1L，电解前后溶液的体积变化忽略不计，则C（H⁺）=

KW

C(OH-)

=

10-14

10-3

mol/L=10^-11mol/L，PH=-lgc(H+)=11，
故答案为：负；2NaCl+2H₂O 

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑； 11；
（3）①根据图象可以看出，A点时CO的转化率为50%，10mol CO转化5mol，测得A点时容器的体积为10L，则平衡时各物质的量浓度为：c（CO）=0.5mol/L；c（H₂）=1mol/L；c（CH₃OH）=0.5mol/L；所以平衡常数为=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

=

0.5

12×0.5

（mol?L^-1）^-2=1（mol?L^-1）^-2，
故答案为：1（mol?L^-1）^-2；
②提高转化率应使平衡向正反应方向移动，根据反应方程式的特征可明显判断出可采取的措施为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来，
故答案为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来；

点评：本题较为综合，从多个角度考查盖斯定律、电解池原理、溶液的pH计算、化学平衡等知识，正确推断原电池正负极是解本题的关键，难点是计算溶液的pH，题目难度中等．