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，作為能源應用于人們的日常生產和生活．
已知：①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O（l）；△H=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
（1）寫出表示丙烷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和CO₂以及氣態(tài)水，將所有的產物通入一個固定體積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應：CO（g）+H₂O?CO₂（g）+H₂（g），△H＞0
①下列事實能說明該反應達到平衡的是

 

．
a．體系中的壓強不發(fā)生變化
b．v_正（H₂）=v_逆（CO）
c．混合氣體的平均相對分子質量不發(fā)生變化
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化
②在某溫度下，反應物的起始濃度分別為：c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2.4mol?L^-1；達到平衡后，CO的轉化率為60%，該溫度下的化學平衡常數(shù)為

 

；
③CO₂可用足量NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃，用離子方程式解釋其水溶液呈堿性的原因

 

．該溶液中離子濃度由大到小的順序為

 

．
（3）可利用丙烷設計一個燃料電池，用KOH作電解質溶液，多孔石墨作電極，該電池負極反應式為：

 

．

Answer 1

考點：用化學平衡常數(shù)進行計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,化學平衡狀態(tài)的判斷,鹽類水解的原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來計算丙烷完全燃燒的反應熱；
（2）①利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
②根據(jù)CO的轉化率計算CO的濃度變化量，利用三段式計算各組分的濃度變化量、平衡時各組分的濃度，將平衡濃度代入平衡常數(shù)表達式計算該反應的平衡常數(shù)；
③碳酸鈉是強堿弱酸鹽，能發(fā)生水解生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉而使溶液呈堿性；碳酸鈉溶液中分步水解顯堿性，結合離子濃度比較大小；
（3）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應．

解答： 解：（1）由①2C₃H₈（g）+7O₂ （g）=6CO （g）+8H₂O（l）△H₁=-2741.8kJ/mol，
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H₂=-566kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律可知，

①+②×③

2

可得C₃H₈（g）+5O₂ （g）=3CO₂ （g）+4H₂O（l），其反應熱為

(-2741.8kJ/mol)+(-566kJ/mol)×3

2

=-2219.9KJ/mol，
故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2219.9kJ/mol；
（2）①a．由反應可知，反應前后的壓強始終不變，則體系中的壓強不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故a錯誤； 
b．v_正（H₂）=v_逆（CO），正反應速率等于逆反應速率，達到平衡，故b正確；
c．氣體的總質量不變，總物質的量不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故c錯誤；               
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化，由平衡的特征“定”可知，則化學反應達到平衡，故d正確；
故答案為：bd；
②達到平衡后，CO的轉化率為60%，則CO的濃度變化量=1mol/L×60%=0.6mol/L，則；
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：1       2.4        0       0
變化（mol/L）：0.6     0.6        0.6     0.6
平衡（mol/L）：0.4     1.8        0.6     0.6
平衡常數(shù)k=

0.6×0.6

0.4×1.8

=

1

2

，故答案為：

1

2

；
③碳酸鈉是強堿弱酸鹽，能發(fā)生兩步水解，第一步水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，水解方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；碳酸鈉溶液中分步水解顯堿性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：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（3）燃料電池中，負極上燃料丙烷失電子發(fā)生氧化反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為C₃H₈+26OH^--20e^-=3CO₃^2-+17H₂O，故答案為：C₃H₈+26OH^--20e^-=3CO₃^2-+17H₂O．

點評：本題考查化學平衡的有關計算，題目難度中等，注意掌握影響平衡移動的因素，把握平衡轉化率的計算和應用，難點是根據(jù)溶液中電荷守恒和原子守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值．