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（l）；△H=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
（1）反应C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=

 

（2）C₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成CO和CO₂以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO （g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g）
①下列事实能说明该反应达到平衡的是

 

a．体系中的压强不发生变化                  b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化      d．CO₂的浓度不再发生变化
②T℃时，在一定体积的容器中，通入一定量的CO（g）和H₂O（g），发生反应并保持温度不变，各物质浓度随时间变化如下表：

时间/min	CO	H2O（g）	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	C1
6	0.096	0.266	0.104	C2

第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的．则第4～5min之间，改变的条件

 

，第5～6min之间，改变的条件是

 

．
已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9．如果反应开始时，CO和H₂O（g）的浓度都是0.01mol/L，则CO在此条件下的转化率为

 

．又知397℃时该反应的平衡常数为12，请判断该反应的△H

 

0 （填“＞”、“=”、“＜”）．
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在其内部可以传导O^2-．电池的负极反应式为

 

．
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg（NO₃）₂和NaCl的混合溶液．电解开始后阴极的现象为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减，构造目标热化学方程式，反应热也处于相应的系数进行相应的加减，据此计算△H．
（2）①利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来分析；
②根据平衡常数的计算公式即可，根据温度对化学平衡的影响分析反应的反应热；
（3）根据原电池原理，正极O₂得到电子生成负极O^2-；原电池负极发生氧化反应，丙烷在负极放电，与O^2-结合生成二氧化碳与水；
（4）电解池阴极发生还原反应，阳离子在阴极放电，H⁺（实际是水）在阴极放电生成氢气，产生氢氧根离子，氢氧根离子与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀．

解答： 解：（1）已知：①2C₃H₈（g）+7O₂（g）=6CO（g）+8H₂O（l）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
根据盖斯定律，①+②×3得2C₃H₈（g）+10O₂（g）=6CO₂（g）+8H₂O（l），△H₃=-2741.8kJ/mol+（-566kJ/mol
）×3=-4439.8kJ/mol，
即C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2219.9kJ/mol，
故答案为：-2219.9kJ/mol；
（2）①a．由反应可知，反应前后的压强始终不变，则体系中的压强不发生变化，不能判断平衡，故a错误；
b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO），能说明正逆反应速率的关系，确定一氧化碳正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故b正确；
c．因体积不变，气体的总质量不变，所以混合气体的密度始终不变，不发生变化，不能判断平衡，故c错误；
d．CO₂的浓度不再发生变化，由平衡的特征“定”可知，则化学反应达到平衡，故d正确；
故答案为：bd；
 ②温度和体积不变时，第4～5min之间，平衡向逆反应方向移动，改变的条件为增加H₂浓度；由表可知第5～6min之间，增加H₂O（g）浓度；第3min时达到平衡；420℃时，设参加反应的CO的浓度为x，则K=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

x2

(0.01-x)(0.01-x)

=9，解之得x=0.0075mol/L，则在此条件下的转化率为

0.0075mol/L

0.01mol/L

×100%=75%，397℃时该反应的平衡常数为12，降低温度平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应＜0；
故答案为：增加H₂浓度； 增加H₂O（g）浓度； 75%；△H＜0；
（3）原电池内部阴离子向由正极向负极移动，所以电池内部O^2-由正极移向负极；原电池负极放出氧化反应，丙烷在负极放电，与O^2-结合生成二氧化碳与水，电极反应式为C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O，
故答案为：C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O；
（4）电解池阴极发生还原反应，阳离子在阴极放电，水在阴极放电，电极反应式为2H₂O-2e-=H₂↑+2OH^-，同时反应反应Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，故电解开始后阴极的现象为：有无色气体生成，有白色沉淀生成，
故答案为：有无色气体生成，有白色沉淀生成；

点评：本题考查盖斯定律反应热的计算，电极方程式的书写以及化学平衡常数的计算与应用，化学反应速率、原电池、电解原理等，要能根据题目所给信息解题，善于发掘题目信息．难度中等．