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）写出表示丙烷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?CO₂（g）+H₂（g），△H＞0
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．v_正（H₂）=v_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
②在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2.4mol?L^-1；达到平衡后，CO的转化率为60%，该温度下的化学平衡常数为

 

；
③CO₂可用足量NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃，用离子方程式解释其水溶液呈碱性的原因

 

．该溶液中离子浓度由大到小的顺序为

 

．
（3）可利用丙烷设计一个燃料电池，用KOH作电解质溶液，多孔石墨作电极，该电池负极反应式为：

 

．

Answer 1

考点：用化学平衡常数进行计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡状态的判断,盐类水解的原理

专题：

分析：（1）根据盖斯定律来计算丙烷完全燃烧的反应热；
（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CO的转化率计算CO的浓度变化量，利用三段式计算各组分的浓度变化量、平衡时各组分的浓度，将平衡浓度代入平衡常数表达式计算该反应的平衡常数；
③碳酸钠是强碱弱酸盐，能发生水解生成碳酸氢钠和氢氧化钠而使溶液呈碱性；碳酸钠溶液中分步水解显碱性，结合离子浓度比较大小；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应．

解答： 解：（1）由①2C₃H₈（g）+7O₂ （g）=6CO （g）+8H₂O（l）△H₁=-2741.8kJ/mol，
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H₂=-566kJ/mol，
根据盖斯定律可知，

①+②×③

2

可得C₃H₈（g）+5O₂ （g）=3CO₂ （g）+4H₂O（l），其反应热为

(-2741.8kJ/mol)+(-566kJ/mol)×3

2

=-2219.9KJ/mol，
故答案为：C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-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．v_正（H₂）=v_逆（CO），正反应速率等于逆反应速率，达到平衡，故b正确；
c．气体的总质量不变，总物质的量不发生变化，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达到平衡后，CO的转化率为60%，则CO的浓度变化量=1mol/L×60%=0.6mol/L，则；
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始（mol/L）：1       2.4        0       0
变化（mol/L）：0.6     0.6        0.6     0.6
平衡（mol/L）：0.4     1.8        0.6     0.6
平衡常数k=

0.6×0.6

0.4×1.8

=

1

2

，故答案为：

1

2

；
③碳酸钠是强碱弱酸盐，能发生两步水解，第一步水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，水解方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；碳酸钠溶液中分步水解显碱性溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（3）燃料电池中，负极上燃料丙烷失电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C₃H₈+26OH^--20e^-=3CO₃^2-+17H₂O，故答案为：C₃H₈+26OH^--20e^-=3CO₃^2-+17H₂O．

点评：本题考查化学平衡的有关计算，题目难度中等，注意掌握影响平衡移动的因素，把握平衡转化率的计算和应用，难点是根据溶液中电荷守恒和原子守恒计算c（OH^-）-c（H⁺）的值．