Question

7．丙烷（C₃H₈）和丙烯（C₃H₆）都可作火炬燃料．
（1）丙烷脱氢可得丙烯．
已知：C₃H₈（g）=CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ•mol^-1
CH₃CH═CH₂（g）=CH₄（g）+HC≡CH（g ）△H₂=+32.4kJ•mol^-1
则相同条件下，反应C₃H₈（g）=CH₃CH═CH₂（g）+H₂（g） 的△H=+124.2 kJ•mol^-1．
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐．电池负极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O；放电时CO₃^2-移向电池的负（填“正”或“负”）极．
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O．常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃═HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=4.2×10^-7 mol•L^-1．（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（4）常温下，0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中：
①c（OH^-）=c（H⁺）+c（H₂CO₃）-c（CO₃^2-）．
②c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是因为NaHCO₃溶液中既存在电离平衡：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，又存在水解平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于电离程度（用离子方程式和必要的文字说明）．

Answer 1

分析 （1）依据盖斯定律结合已知热化学方程式计算得到；
（2）燃料电池中，负极电极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，电解质溶液中阴离子向负极移动；
（3）依据平衡常数概念结合平衡状态下离子浓度和同时浓度计算得到；
（4）①根据质子守恒分析解答；②根据NaHCO₃溶液的中HCO₃^-的水解程度大于自身的电离程度来回答．

解答 解：（1）①C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=156.6kJ•mol^-1
②CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=32.4kJ•mol^-1
依据盖斯定律①-②得到：C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol，
故答案为：+124.2；
（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，负极电极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，放电时，电解质中阴离子碳酸根离子向负极移动，
故答案为：C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O；负；
（3）常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-5.6mol/L；c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃的第一级电离的平衡常数K₁=$\frac{c（{H}^{+}）•c（HC{O}_{3}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{1{0}^{-5.6}×1{0}^{-5.6}}{1.5×1{0}^{-5}}$=4.2×10^-7 mol•L^-1，故答案为：4.2×10^-7 mol•L^-1；
（4）①根据质子守恒c（CO₃^2-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（H₂CO₃），所以c（OH^-）=c（H⁺）+c（H₂CO₃）-c（CO₃^2-），故答案为：c（H⁺）+c（H₂CO₃）-c（CO₃^2-）；②因NaHCO₃溶液显碱性，HCO₃^-的水解程度大于自身的电离程度，即NaHCO₃溶液中既存在电离平衡为HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，水解平衡为HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于电离程度，
故答案为：＞；因为NaHCO₃溶液中既存在电离平衡：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，又存在水解平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于电离程度．

点评 本题考查了燃料电池的工作原理、弱电解质平衡常数的计算、盐类水解的分析，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的应用能力．