Question

據(jù)報道，一定條件下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實．
已知：
①CH₃CH₂OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.8kJ/mol②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol 
（1）寫出由CO₂ 和H₂反應(yīng)合成CH₃CH₂OH（l）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）堿性乙醇燃料電池易儲存，易推廣，對環(huán)境污染小，具有非常廣闊的發(fā)展前景．該燃料電池中，使用鉑作電極，KOH溶液做電解質(zhì)溶液．請寫出該燃料電池負極上的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）用乙醇燃料電池電解400mL 飽和食鹽水裝置可簡單表示如圖：該裝置中發(fā)生電解反應(yīng)的方程式為

 

；在鐵棒附近觀察到的現(xiàn)象是

 

；當(dāng)陰極產(chǎn)生448mL氣體（體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得）時，停止電解，將電解后的溶液混合均勻，溶液的pH為

 

．（不考慮氣體的溶解及溶液體積的變化）

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律并結(jié)合熱化學(xué)方程式①、②寫出由CO₂ 和H₂反應(yīng)合成CH₃CH₂OH（l）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式；
（2）原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)，乙醇燃料電池中，乙醇被氧化，所以負極為乙醇在堿性溶液中失去電子生成碳酸根離子；
（3）根據(jù)兩個電極與電源的連接方式判斷電解池的陰陽極，寫出電解飽和食鹽水的方程式；然后根據(jù)電解飽和食鹽水中兩極的反應(yīng)判斷反應(yīng)現(xiàn)象，計算出生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量，最后計算出溶液的pH．

解答： 解：（1）①CH₃CH₂OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.8kJ/mol，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，②×3-①可得：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（l）+3H₂O（l）△H=（-571.6kJ/mol）×3-（-1366.8kJ/mol）=-348kJ/mol，
故答案為：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（l）+3H₂O（l）△H=-348kJ/mol；
（2）在乙醇燃料電池中，負極上是燃料乙醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）根據(jù)圖示可知，左側(cè)的電極連接電源的負極，為電解池的陰極，所以左側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣；右側(cè)連接原電池的直接，所以電解池的右側(cè)為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極飽和食鹽水的方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
鐵棒上水電離的氫離子放電，使水的電離平衡向右移動，氫氧根離子濃度增大，所以帶有酚酞的溶液變紅；
陰極生成標(biāo)況下的448mL氣體，該氣體為氫氣，標(biāo)況下448mL氫氣的物質(zhì)的量為0.02mol，根據(jù)反應(yīng)方程式2NaCl+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH可知，生成0.02mol氫氣會生成0.04mol氫氧化鈉，則該溶液中氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=c（NaOH）=

0.04mol

0.4L

=0.1mol/L，溶液中氫離子濃度為：1×10^-13mol/L，溶液的pH=13，
故答案為：2NaCl+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；溶液變紅；13．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、原電池工作原理及電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等，注意掌握熱化學(xué)方程式的書寫原則，能夠根據(jù)蓋斯定律及已知熱化學(xué)方程式寫出新的熱化學(xué)方程式；明確原電池、電解池工作原理，能夠正確書寫電極反應(yīng)式．