题目内容
I．如图1所示，将2molA气体和1molB气体充入一容积可变的密闭容器中．发生反应：2A（g）+B（g）?2C（g）．反应开始时可滑动的活塞的位置如图1所示，当反应达到平衡时，活塞位置如图2所示．则达到平衡时，A的转化率为______；该条件下反应的平衡常数为______．Ⅱ．（1）已知298K时，1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1558.3KJ．写出该反应的化学方程式______．
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液做电解 质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入乙烷和氧气．写出负极的电极反应式______．
（3）有化学实验装置如图3，石墨棒上的电极反应式为______；如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃）（CuSO4 足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入______（填物质名称），其质量为______．
【答案】分析：Ⅰ依据化学平衡的三段式列式计算，注意应用恒压容器反应前后的体积比等于物质的量之比；求的平衡浓度列式计算平衡常数；
Ⅱ（1）依据书写热化学方程式的原则和要求写出；
（2）根据化学反应方程式中化合价的变化可知乙烷失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应，依据原电池的基本原理结合电解质溶液，先写出氧气发生的电极反应，依据电子守恒，再用总化学方程式减去氧气发生的电极反应写出电极反应；
（3）根据图示判断为电解池，依据电子流向判断出电源正负极和电池的电极名称，依据电解原理书写和计算；
解答：解：Ⅰ依据图1和图2反应开始和平衡后气体体积之比在相同条件下等于物质的量之比，假设反应过程中消耗A的物质的量为x，列式计算
2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol） 2 1 0
变化量（mol） x 0.5x x
平衡量（mol） 2-x 1-0.5x x
得到 （ 2-x+1-0.5x+x）：（2+1）=7：10
求的x=1.8mol
A的转化率=
=90%
平衡时ABC的浓度为
[A]=
=
[B]=
=
[C]=
=
则化学平衡常数K=
=
=56.7L?mol-1
故答案为：90%；56.7L?mol-1；
Ⅱ（1）1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1558.3KJ，依据化学方程式的书写，2mol乙烷燃烧放热3116.6KJ，根据书写热化学方程式的要求写出热化学方程式为：
2C2H6（g）+7 O2（g）=4CO2（g）+6H2O （l）△H=-3116.6KJ?mol-1
（2）用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入乙烷和氧气，乙烷在负极发生氧化反应，氧气再正极发生还原反应，在强碱溶液中进行，写出总的化学方程式为
2C2H6+7 O2+8OH-=4CO32-+10H2O，正极反应容易写出为7O2+14H2O+28e-=28OH-，用总反应减去正极反应，消去氧气得到负极的电极反应式为C2H6+18 OH-→2CO32-+12H2O+14e-
（3）装置中的电子流向判断石墨为阳极，铁为阴极，电解质溶液中的氢氧根离子在阳极放电，电极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e-；阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu
起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃）（CuSO4 足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（忽略溶液体积的变化），反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑根据PH的变化可知生成的硫酸近似为0.05mol，消耗硫酸铜0，05mol，消耗水0.05mol，所以需要加入与硫酸反应能生成硫酸铜0，05mol，水0.05mol的物质，所以加入氧化铜或碳酸铜等，需要氧化铜的质量=0.05mol×80g/mol=4g；需要碳酸铜的质量=0.05mol×124g/mol=6.2g；
故答案为：（1）2C2H6（g）+7 O2（g）=4CO2（g）+6H2O （l）△H=-3116.6KJ?mol-1
（2）C2H6+18 OH-→2CO32-+12H2O+14e-
（3）4 OH-→2 H2O+O2↑+4e-氧化铜 4g[或碳酸铜 6.2g]
点评：本题考查了化学平衡的基本计算，平衡常数的计算，热化学方程式的书写，原电池的原理应用和电极反应的书写，电解池的判断和计算，综合性强，注意电解池图中的信息应用．
Ⅱ（1）依据书写热化学方程式的原则和要求写出；
（2）根据化学反应方程式中化合价的变化可知乙烷失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应，依据原电池的基本原理结合电解质溶液，先写出氧气发生的电极反应，依据电子守恒，再用总化学方程式减去氧气发生的电极反应写出电极反应；
（3）根据图示判断为电解池，依据电子流向判断出电源正负极和电池的电极名称，依据电解原理书写和计算；
解答：解：Ⅰ依据图1和图2反应开始和平衡后气体体积之比在相同条件下等于物质的量之比，假设反应过程中消耗A的物质的量为x，列式计算
2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol） 2 1 0
变化量（mol） x 0.5x x
平衡量（mol） 2-x 1-0.5x x
得到 （ 2-x+1-0.5x+x）：（2+1）=7：10
求的x=1.8mol
A的转化率=
=90%平衡时ABC的浓度为
[A]=
=[B]=
=[C]=
=则化学平衡常数K=
==56.7L?mol-1故答案为：90%；56.7L?mol-1；
Ⅱ（1）1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1558.3KJ，依据化学方程式的书写，2mol乙烷燃烧放热3116.6KJ，根据书写热化学方程式的要求写出热化学方程式为：
2C2H6（g）+7 O2（g）=4CO2（g）+6H2O （l）△H=-3116.6KJ?mol-1
（2）用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入乙烷和氧气，乙烷在负极发生氧化反应，氧气再正极发生还原反应，在强碱溶液中进行，写出总的化学方程式为
2C2H6+7 O2+8OH-=4CO32-+10H2O，正极反应容易写出为7O2+14H2O+28e-=28OH-，用总反应减去正极反应，消去氧气得到负极的电极反应式为C2H6+18 OH-→2CO32-+12H2O+14e-
（3）装置中的电子流向判断石墨为阳极，铁为阴极，电解质溶液中的氢氧根离子在阳极放电，电极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e-；阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu
起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃）（CuSO4 足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（忽略溶液体积的变化），反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑根据PH的变化可知生成的硫酸近似为0.05mol，消耗硫酸铜0，05mol，消耗水0.05mol，所以需要加入与硫酸反应能生成硫酸铜0，05mol，水0.05mol的物质，所以加入氧化铜或碳酸铜等，需要氧化铜的质量=0.05mol×80g/mol=4g；需要碳酸铜的质量=0.05mol×124g/mol=6.2g；故答案为：（1）2C2H6（g）+7 O2（g）=4CO2（g）+6H2O （l）△H=-3116.6KJ?mol-1
（2）C2H6+18 OH-→2CO32-+12H2O+14e-
（3）4 OH-→2 H2O+O2↑+4e-氧化铜 4g[或碳酸铜 6.2g]
点评：本题考查了化学平衡的基本计算，平衡常数的计算，热化学方程式的书写，原电池的原理应用和电极反应的书写，电解池的判断和计算，综合性强，注意电解池图中的信息应用．
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