Question

丙烷在燃燒時能放出大量的熱，它也是液化石油氣的主要成分，作為能源應(yīng)用于人們的日常生產(chǎn)和生活．
已知：
①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O（g）△H=-2389.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
（1）寫出C₃H₈燃燒時燃燒熱的熱化學方程式

 

．
（2）C₃H₈在不足量的氧氣里燃燒，生成CO、CO₂、H₂O（g），將所有的產(chǎn)物通入一個體積固定的密閉
容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

保持溫度為800℃，在甲、乙兩個恒容密閉容器中，起始時按照下表數(shù)據(jù)進行投料，充分反應(yīng)直至達到平衡．

	H2O	CO	CO2	H2
甲 （質(zhì)量/g）	1.8	8.4	a	1
乙 （質(zhì)量/g）	1.8	2.8	0	0

①起始時，要使甲容器中反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，則a的取值范圍是

 

；達到平衡時，乙容器中CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②如圖表示上述甲容器中反應(yīng)在t₁時刻達到平衡，在t₂時刻因改變某一個條件而發(fā)生變化的情況．則t₂時刻改變的條件可能是

 

、

 

（答兩個要點即可）．
（3）CO₂可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃．
①Na₂CO₃溶液中離子濃度由大到小的順序為

 

；
②已知25℃時，H₂CO₃的電離平衡常數(shù)K₁=4.4×10^-7mol/L、K₂=4.7×10^-11mol/L，當Na₂CO₃溶液的pH為11時，溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=

 

．
③0.1mol/L Na₂CO₃溶液中c（OH^-）-c（H⁺ ）=

 

[用含c（HCO₃^-）、c（H₂CO₃）的符號表示]．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：化學反應(yīng)中的能量變化,化學平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（2）①依據(jù)圖表中數(shù)據(jù)計算物質(zhì)的量，反應(yīng)前后物質(zhì)的計量數(shù)都是1，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算濃度商，和平衡常數(shù)進行比較分析判斷取值，結(jié)合平衡三段式和平衡常數(shù)列式計算乙容器中一氧化碳的轉(zhuǎn)化率；
②t₂時平衡向正反應(yīng)方向移動
（3）①碳酸鈉溶液中碳酸根離子分步水解，溶液呈堿性；
②碳酸鈉溶液堿性取決于水解的第一步，依據(jù)水解平衡常數(shù)和電離平衡常數(shù)計算溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）；
③依據(jù)溶液中的質(zhì)子守恒分析計算．

解答： 解：（1）①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O（g）△H=-2389.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①+②×3-③×8得到2C₃H₈（g）+10O₂（g）═6CO₂（g）+8H₂O（l）△H=-4439.8kJ/mol；
熱化學方程式為：C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2219.9 kJ/mol；
故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2219.9 kJ/mol；
（2）①起始時甲容器中反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，濃度商Qc＜K=1，圖表中n（CO）=

8.4g

28g/mol

=0.3mol，n（H₂O）=

1.8g

18g/mol

=0.1mol，n（CO₂）=

a

44

mol，n（H₂）=

1g

2g/mol

=0.5mol；
   CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
   0.3mol   0.1mol  

a

44

mol   0.5mol
反應(yīng)正向進行則Qc＜1，Qc=

0.5× a 44

0.3×0.1

＜1，計算得到a＜2.64，取值為0≤a＜2.64；
乙容器中n（CO）=

2.8g

28g/mol

=0.1mol，n（H₂O）=

1.8g

18g/mol

=0.1mol；依據(jù)化學平衡三段式列式計算，設(shè)一氧化碳消耗的物質(zhì)的量為x，用反應(yīng)前后物質(zhì)的計量數(shù)都是1，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)；
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.1     0.1       0      0
變化量（mol） x       x         x       x
平衡量（mol）0.1-x   0.1-x      x       x
K=

x2

(0.1-x)2

=1，計算x=0.05mol；
一氧化碳轉(zhuǎn)化率=

0.05mol

0.1mol

×100%=50%
故答案為：0≤a＜2.64；50%；
②t₂時平衡向正反應(yīng)方向移動，二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，反應(yīng)是放熱反應(yīng)可減低溫度使平衡正向進行，降低氫氣的濃度或增大水蒸氣的濃度能實現(xiàn)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系；
故答案為：降低溫度；降低H₂濃度、增大H₂O（g）濃度；
（3）①碳酸鈉溶液中碳酸根離子水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液中離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
②已知25℃時，H₂CO₃的電離平衡常數(shù)K₁=4.4×10^-7mol/L、K₂=4.7×10^-11mol/L，K₁=

c(HCO3-)c(H+)

c(H2CO3)

，K₂=

c(CO32-)c(H+)

c(HCO3-)

，當Na₂CO₃溶液的pH為11時，水解離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，Kh=

c(OH-)c(HCO3-)

c(CO32-)

=

c(OH-)c(HCO3-)

c(CO32-)

×

c(H+)

c(H+)

=

kw

K2

，計算溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=

Kw

K2

×

1

c(OH-)

=

10-14

4.7×10-11

×

1

10-3

=1：4.7；
故答案為：1：4.7；
③0.1mol/L Na₂CO₃溶液中存在質(zhì)子守恒c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），得到c（OH^-）-c（H⁺ ）=c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
故答案為：c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）．

點評：本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應(yīng)用，化學平衡常數(shù)影響因素和計算，化學平衡計算，電解質(zhì)溶液中電荷守恒，物料守恒的計算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．