Question

丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知：
①2C₃H₈(g) ＋7O₂(g) = 6CO(g)＋8H₂O(g)  △H = －2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O₂(g) = 2CO₂(g)             △H = －566 kJ/mol
③H₂O(l) = H₂O(g)    △H =" +" 44.0 kJ/mol
（1）写出C₃H₈燃烧时燃烧热的热化学方程式                                            。
（2）C₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成CO、CO₂、H₂O(g)，将所有的产物通入一个体积固定的密闭
容器中，在一定条件下发生如下可逆反应： CO(g) +  H₂O(g)CO₂(g) +  H₂(g)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

 
保持温度为800℃，在甲、乙两个恒容密闭容器中，起始时按照下表数据进行投料，充分反应直至达到平衡。

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

 
①起始时，要使甲容器中反应向正反应方向进行，则a的取值范围是                 ；达到平衡
时，乙容器中CO的转化率为        。
②如图表示上述甲容器中反应在t₁时刻达到平衡，在t₂时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t₂时刻改变的条件可能是                            、                   （答两个要点即可）。

（3）CO₂可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃。
① Na₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为　　          　　　　　　　　   　　　　　；
② 已知25℃时，H₂CO₃的电离平衡常数K₁ = 4.4×10^-7 mol/L、K₂ = 4.7×10^-11 mol/L，当Na₂CO₃溶液的pH为11时， 溶液中c(HCO₃^-)∶c(CO₃^2-) =            。
③ 0.1 mol/L Na₂CO₃溶液中c(OH^-) － c(H⁺ ) =                        [用含c(HCO₃^－)、c(H₂CO₃)的符号表示]。

Answer 1

（1）C₃H₈(g) ＋5O₂(g) = 3CO₂(g)＋4H₂O(l)  △H = －2219.9 kJ/mol
（2）① 0 ≤a ＜2.64   ；   50%   
② 降低温度、降低H₂浓度、增大H₂O(g)浓度
（3）①c(Na⁺) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(HCO₃^-) > c(H⁺)
② 1 : 4.7
③c(HCO₃^-) + 2c(H₂CO₃)

试题分析：（1）燃烧热是1mol的物质完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出热量的化学方程式。将（①+②×3- ③×8）÷2，整理可得：C₃H₈(g)＋5O₂(g) =3CO₂(g)＋4H₂O(l)  △H =－2219.9 kJ/mol。（2）①该反应是个反应前后气体体积相等的反应。在800℃时化学平衡常数为1.对于甲来说，在反应开始时，若CO₂的质量为0，则反应一定正向进行，n(H₂O)="0.1mol;" n(CO)="0.3mol;" n(CO₂)="a/44mol," n(H₂)=0.5mol.）若要使反应正向进行。起始时，则；。解得0<a<2.64.
对于乙来说：开始时n(H₂O)=0.1mol;n(CO)="0.1mol" ;n(CO₂)="0" ;n(H₂)=0;假设在反应的过程中CO转化的物质的量为x,则在平衡时各种物质的物质的量为：n(H₂O)="(0.1-x)mol;" n(CO)="(0.1-x)mol" ; %n(CO₂)=xmol;n(H₂)=xmol。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，而且在800℃时的平衡常数为1.所以(0.1-x)×(0.1-x)=x².解得x=0.05mol.所以CO的转化率为0.05÷0.1×100%=50%。②由化学平衡常数以温度的关系可知：升高温度，化学平衡产生减小。说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应。由于在平衡后改变某一条件，时，c(CO₂)增大，c(CO)减小，所以改变外界条件使平衡正向移动，可以通过降低温度的方法来实现。因为反应前后气体的体积相等，所以改变压强，化学平衡不发生移动。若增大H₂O蒸汽的浓度或减小H₂的浓度都会使化学平衡正向移动。因此改变的外界条件是降低温度、降低H₂浓度、增大H₂O(g)浓度。（3）①Na₂CO₃是强碱弱酸盐。Na₂CO₃=2Na⁺+CO₃^2-，CO₃^2-会发生水解反应：CO₃^2-+ H₂OHCO₃^-+ OH^-消耗水电离产生的H⁺，促进水的电离。产生的HCO₃^-会继续水解：HCO₃^-+ H₂OH₂CO₃+ OH^-。当最终达到平衡时c(OH^-)> c(HCO₃^-) >c(H⁺) .所以在Na₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na⁺) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(HCO₃^-) > c(H⁺)。②HCO₃^-H⁺+ CO₃^2- .；；。③Na₂CO₃溶液显碱性，根据质子守恒可得c(OH^-)=c(H⁺ )(始) = c(H⁺ )+ c(HCO₃^-)+2(H₂CO₃)。所以c(OH^-)-c(H⁺ ) = c(HCO₃^-)+2(H₂CO₃)。