Question

據報道，一定條件下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現實．
已知：①CH₃CH₂OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.8kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
（1）寫出由CO₂和H₂反應合成CH₃CH₂OH（l）和H₂O（l）的熱化學方程式

 

．
（2）堿性乙醇燃料電池易儲存，易推廣，對環境污染小，具有非常廣闊的發展前景．該燃料電池中，使用鉑作電極，KOH溶液做電解質溶液．通入乙醇燃氣的一極為

 

極，該極上的電極反應式為

 

．
（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：該裝置中發生電解反應的方程式為

 

；在鐵棒附近觀察到的現象是

 

；當陰極產生448mL氣體（體積在標準狀況下測得）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：化學電源新型電池,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）根據蓋斯定律并結合熱化學方程式①、②寫出由CO₂ 和H₂反應合成CH₃CH₂OH（l）和H₂O（l）的熱化學方程式；
（2）原電池的負極發生氧化反應，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；然后根據電解飽和食鹽水中兩極的反應判斷反應現象，計算出生成氫氧化鈉的物質的量，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生失電子的氧化反應，在堿性環境下的電極反應為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：負，C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）根據圖示可知，左側的電極連接電源的負極，為電解池的陰極，所以左側發生還原反應生成氫氣；右側連接原電池的直接，所以電解池的右側為陽極，陽極發生氧化反應生成氯氣，電極飽和食鹽水的方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

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；
陰極生成標況下的448mL氣體，該氣體為氫氣，標況下448mL氫氣的物質的量為0.02mol，根據反應方程式2NaCl+2H₂O

通電  .

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

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；溶液變紅；13．

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