题目内容

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=-2389.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJ/mol
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ/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.
①Na2CO3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=4.4×10-7mol/L、K2=4.7×10-11mol/L,当Na2CO3溶液的pH为11时,溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=
 
.
③0.1mol/L Na2CO3溶液中c(OH-)-c(H+ )=
 
[用含c(HCO3-)、c(H2CO3)的符号表示].
考点:化学平衡的计算,热化学方程式,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题:化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题
分析:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;
(2)①依据图表中数据计算物质的量,反应前后物质的计量数都是1,可以用物质的量代替浓度计算浓度商,和平衡常数进行比较分析判断取值,结合平衡三段式和平衡常数列式计算乙容器中一氧化碳的转化率;
②t2时平衡向正反应方向移动
(3)①碳酸钠溶液中碳酸根离子分步水解,溶液呈碱性;
②碳酸钠溶液碱性取决于水解的第一步,依据水解平衡常数和电离平衡常数计算溶液中c(HCO3-):c(CO32-);
③依据溶液中的质子守恒分析计算.
解答: 解:(1)①2C3H8(g)+7O2(g)═6CO(g)+8H2O(g)△H=-2389.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJ/mol
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
依据盖斯定律①+②×3-③×8得到2C3H8(g)+10O2(g)═6CO2(g)+8H2O(l)△H=-4439.8kJ/mol;
热化学方程式为:C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2219.9 kJ/mol;
故答案为:C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2219.9 kJ/mol;
(2)①起始时甲容器中反应向正反应方向进行,浓度商Qc<K=1,图表中n(CO)=
8.4g
28g/mol
=0.3mol,n(H2O)=
1.8g
18g/mol
=0.1mol,n(CO2)=
a
44
mol,n(H2)=
1g
2g/mol
=0.5mol;
   CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
   0.3mol   0.1mol  
a
44
mol   0.5mol
反应正向进行则Qc<1,Qc=
0.5×
a
44
0.3×0.1
<1,计算得到a<2.64,取值为0≤a<2.64;
乙容器中n(CO)=
2.8g
28g/mol
=0.1mol,n(H2O)=
1.8g
18g/mol
=0.1mol;依据化学平衡三段式列式计算,设一氧化碳消耗的物质的量为x,用反应前后物质的计量数都是1,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数;
             CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 0.1     0.1       0      0
变化量(mol) x       x         x       x
平衡量(mol)0.1-x   0.1-x      x       x
K=
x2
(0.1-x)2
=1,计算x=0.05mol;
一氧化碳转化率=
0.05mol
0.1mol
×100%=50%
故答案为:0≤a<2.64;50%;
②t2时平衡向正反应方向移动,二氧化碳浓度增大,一氧化碳浓度减小,反应是放热反应可减低温度使平衡正向进行,降低氢气的浓度或增大水蒸气的浓度能实现反应的转化关系;
故答案为:降低温度;降低H2浓度、增大H2O(g)浓度;
(3)①碳酸钠溶液中碳酸根离子水解,CO32-+H2O?HCO3-+OH-,HCO3-+H2O?H2CO3+OH-,溶液中离子浓度大小为c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+);
故答案为:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+);
②已知25℃时,H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10-7mol/L、K2=4.7×10-11mol/L,K1=
c(HCO3-)c(H+)
c(H2CO3)
,K2=
c(CO32-)c(H+)
c(HCO3-)
,当Na2CO3溶液的pH为11时,水解离子方程式为:CO32-+H2O?HCO3-+OH-,Kh=
c(OH-)c(HCO3-)
c(CO32-)
=
c(OH-)c(HCO3-)
c(CO32-)
×
c(H+)
c(H+)
=
kw
K2
,计算溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=
Kw
K2
×
1
c(OH-)
=
10-14
4.7×10-11
×
1
10-3
=1:4.7;
故答案为:1:4.7;
③0.1mol/L Na2CO3溶液中存在质子守恒c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),得到c(OH-)-c(H+ )=c(HCO3-)+2c(H2CO3);
故答案为:c(HCO3-)+2c(H2CO3).
点评:本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律计算应用,化学平衡常数影响因素和计算,化学平衡计算,电解质溶液中电荷守恒,物料守恒的计算应用是解题关键,题目难度中等.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网