Question

12．北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C₃H₈），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C₃H₆）．
（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=124.2kJ•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．电池总反应方程式C₃H₈+5O₂═3CO₂+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．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）

Answer 1

分析 （1）已知：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
根据盖斯定律，①-②得目标热化学方程式；
（2）负极通入丙烷，碳元素的化合价升高，电池的正极通入O₂，氧元素的化合价降低，以此来书写电池总反应方程式，原电池中阴离子向负极移动；
（3）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（HC{{O}_{3}}^{-}）\;}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）\;}$，利用忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，由溶液的pH=5.60可知c（H⁺），然后代入计算．

解答 解：（1）已知：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
根据盖斯定律，①-②得C₃H₈（g）═CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g），所以△H=△H₁-△H₂=156.6kJ•mol^-1-32.4kJ•mol^-1=124.2kJ•mol^-1；
故答案为：124.2；
（2）负极通入丙烷，碳元素的化合价升高，电池的正极通入O₂，氧元素的化合价降低，即丙烷与氧气反应生成二氧化碳和水，则电池的总反应为C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O，原电池中阴离子向负极移动，即CO₃^2-移向电池的负极，故答案为：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；负；
（3）忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，pH=5.60，c（H⁺）=10^-5.60=2.5×10^-6mol•L^-1，
     由H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺，
平衡时c（H⁺）=c（HCO₃^-）=2.5×10^-6mol•L^-1，
c（H₂CO₃）=（1.5×10^-5-2.5×10^-6）mol•L^-1，
则Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（HC{{O}_{3}}^{-}）\;}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）\;}$=4.2×10^-7 mol•L^-1，
故答案为：4.2×10^-7 mol•L^-1．

点评 本题考查较为综合，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和计算能力，明确盖斯定律、原电池的工作原理、电离平衡常数的计算、溶液中利用电离与水解来比较离子的浓度即可解答，难度不大．