题目内容
【题目】石油化工生产中，利用裂解反应可以获得重要化工原料乙烯、丙烯。一定条件下，正丁烷裂解的主反应如下：
反应I C4H10（g）
CH4（g）+CH3CH-CH3（g） △H1；
反应Ⅱ C4H10（g）C2H6（g）+CH2=CH2（g） △H2；
回答下列问题：
（1）正丁烷、乙烷和乙烯的燃烧热分别为Q1kJ·mol-1、Q2kJ·mol-1、Q3kJ·mol-1，反应Ⅱ的△H2=______________。
（2）一定温度下，向容积为5L的密闭容器中通入正丁烷，反应时间（t）与容器内气体总压强（p）数据如下：
t/min | 0 | a | 2a | 3a | 4a |
p/MPa | 5 | 7.2 | 8.4 | 8.8 | 8.8 |
①该温度下，正丁烷的平衡转化率a=__________；反应速率可以用单位时间内分压的变化表示，即v=
，前2a min内正丁烷的平均反应速率
=__________MPa·min-1。
②若平衡时甲烷、乙烯的体积分数分别为
、
，则该温度下反应I的压力平衡常数Kp=_________MPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压一总压×物质的量分数，保留三位有效数字）。
③若反应在恒温、恒压条件进行，平衡后反应容器的体积_________8.8L（填“>”“<”或“=”）。
④实际生产中发现高于640K后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是__________（任写1条）。
（3）一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。
①A电极上发生的是反应_________（填“氧化“或“还原”）。
②写出B电极的电极反应式：______________________________________。
【答案】(Q2＋Q3－Q1)kJ·mol－1 76% 1.7/a 2.13 > 催化剂活性降低（或反应物浓度降低等） 还原 C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O
【解析】
（1）由盖斯定律求解；
（2）①设该温度下，正丁烷的平衡转化率α，找出用平衡时各物质的分压与总压的关系去解；
根据υ=△p/△t解答。
②列出平衡时各物质的分压，根据平衡常数的定义式计算；
③反应为体积变大的反应，若反应在恒温、恒压条件进行，平衡后反应容器的体积变大；
④高于640K后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是：催化剂活性降低（或反应物浓度降低等）
（3）A电极上氧气得电子，发生还原反应；B电极上正丁烷被氧化。
（1）① C4H10(g)＋6.5O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l) △H=-Q1kJ·mol－1
②C2H6(g)＋3.5O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l) △H=-Q2kJ·mol－1
③CH2=CH2(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l) △H=-Q3kJ·mol－1
①-②-③得： C4H10(g) 
C2H6(g)+CH2=CH2(g) △H2=(Q2＋Q3－Q1)kJ·mol－1；
（2）①设该温度下，正丁烷的平衡转化率α，平衡时，5（1-α）+5α+5α=8.8，α=0.76；
前2amin内压强从5MPa增大到8.4MPa，即前2amin内正丁烷的p=3.4MPa，根据υ（正丁烷）=△p/△t=（8.4MPa-5MPa）/2amin=1.7/aMPa·min－1；
②反应I C4H10(g) CH4(g)+CH3CH=CH2(g)，平衡时，若平衡时甲烷、乙烯的体积分数分别为
、
，则丙烯和乙烷的体积分数分别为、，正丁烷为1-2/11-2/11-1/4-1/4=3/22，Kp=
=2.13；
③反应为体积变大的反应，若反应在恒温、恒压条件进行，平衡后反应容器的体积变大，故体积大于8.8L；
④高于640K后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是：催化剂活性降低（或反应物浓度降低等）；
（3）A电极上氧气得电子，发生还原反应；B电极上正丁烷被氧化，电极反应式为：C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O。
导学教程高中新课标系列答案【题目】按要求回答问题：
（1）已知E1＝134 kJ/mol、E2＝368 kJ/mol，请参考题中图表，按要求填空：
①图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，E1的变化是_______(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是_______。NO2和CO反应的热化学方程式为：______________________________________________________________。
②下表所示是部分化学键的键能参数：
化学键 | P—P | P—O | O=O | P=O |
键能/(kJ/mol) | a | b | c | x |
已知P4(g)＋5O2(g)= P4O10(g) ΔH＝－d kJ/mol，P4及P4O10的结构如图Ⅱ所示。表中x＝___kJ/mol。(用含a、b、c、d的代数式表示)
（2）肼（N2H4）是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。燃烧时释放大量的热并快速产生大量气体。已知在101kPa，298K时，1mol液态N2H4在O2中完全燃烧生成N2和水蒸气，放出热量624kJ，该反应的热化学方程式是_______________________。
又知：H2O(g)＝H2O（l）△H＝－44 kJ/mol，若1mol液态N2H4在O2中完全燃烧生成N2和液态水，则放出的热量为__________kJ。
