Question

19．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）+C₂H₂（g）+H₂（g）△H₁=156.6kJ/mol
C₃H₆（g）→CH₄（g）+C₂H₂　（g）△H₂=32.4kJ/mol
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．电池反应方程式为C₃H₈+10CO₃^2--20e^-=13CO₂+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^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二步电离，则H₂C0₃═O₃^-+H⁺的平衡常数K₁=4.2×10^-7mo1/L．（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（4）常温下，0.1mo1/L NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度（用简要的文字明）．

Answer 1

分析 （1）根据已知反应和目标反应，利用盖斯定律可知反应C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）由已知的反应相减得到，则△H=△H₁-△H₂；
（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）依据平衡常数概念结合平衡状态下离子浓度和同时浓度计算得到；
（4）NaHCO₃溶液的pH大于8，则水解大于电离，水解生成H₂CO₃，电离生成CO₃^2-．

解答 解：（1）由C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ•mol^-1①，
CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=+32.4kJ•mol^-1 ②，
则根据盖斯定律，反应C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）可由①-②得到，
所以△H=△H₁-△H₂=+156.6kJ•mol^-1-（+32.4kJ•mol^-1）=+124.2kJ•mol^-1，
故答案为：+124.2；
（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，负极电极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+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+10CO₃^2--20e^-=13CO₂+4H₂O；负；
（3）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（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-5.6mol/L；c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃的第一级电离的平衡常数K₁=$\frac{c（{H}^{+}）•c（HC{O}_{3}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{1{0}^{-5.6}×1{0}^{-5.6}}{1.5×1{0}^{-5}}$=4.2×10^-7 mol•L^-1，故答案为：4.2×10^-7 mol•L^-1；
（4）NaHCO₃溶液的pH大于8，则水解大于电离，水解生成H₂CO₃，电离生成CO₃^2-，即HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，所以c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-），HCO₃^-的水解程度大于电离程度，
故答案为：＞； HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度．

点评 本题考查了多个知识点，属于小综合习题，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，难度中等．