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) +3 O₂ (g) = 2CO₂(g) +3H₂O(l)  △H=－1366.8 kJ/ mol

②2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O(l)  △H= -571.6 kJ/ 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。請寫出該燃料電池負極上的電極反應式為                                                                  。

（3）用乙醇燃料電池電解400 mL 飽和食鹽水裝置可簡單表示如下圖：

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448 mL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

【答案】

（1）2CO₂ (g) + 6H₂ (g) = CH₃CH₂OH(l) + 6H₂O(l)  △H= -348 kJ/ mol （2分）

（2）CH₃CH₂OH – 12e^- + 16OH^- == 2CO₃^2- + 11H₂O （2分）

（3）2NaCl + 2H₂O2NaOH + Cl₂↑+ H₂↑  （2分） 溶液變紅 （1分） 13 （1分）

【解析】

試題分析：（1）首先寫出CO₂與H₂反應的化學方程式并注明狀態，然后根據蓋斯定律求算反應熱，∆H=-∆H₁+3×∆H₂=-348 kJ/ mol，可寫出熱化學方程式。

（2）在堿性條件下，CH₃CH₂OH失電子生成CO₃²‾、H₂O，根據C元素升高的價數求出電子的系數為12，再原子守恒配平方程式，可得：CH₃CH₂OH – 12e^- + 16OH^- == 2CO₃^2- + 11H₂O。

（3）根據電解示意圖可知左側生成氫氣，右側生成氯氣，則方程式為：2NaCl + 2H₂O2NaOH + Cl₂↑+ H₂↑；鐵棒上水電離出的H⁺放電，使水的電離平衡向右移動，OH‾濃度增大，所以滴有酚酞的溶液變紅；陰極產生448 mL氣體，則生成0.02mol H₂，根據化學方程式可得生成0.04mol NaOH，則c(NaOH)=0.04mol ÷0.4L=0.1mol•L‾¹，可求出pH=13。

考點：本題考查熱化學方程式和電極方程式的書寫、電解的原理。