Question

（14分）丙烷在燃燒時能放出大量的熱，它也是液化石油氣的主要成分，作為能源應用于人們的日常生產和生活。

已知：①2C₃H₈(g)＋7O₂(g)＝6CO(g)＋8H₂O(l)；△H＝－2741.8kJ/mol

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)     ΔH=-566 kJ/mol

（1）反應C₃H₈(g)＋5O₂(g)＝3CO₂(g)＋4H₂O(l)的△H＝             

（2）C₃H₈在不足量的氧氣里燃燒，生成CO和CO₂以及氣態(tài)水，將所有的產物通入一個固定體積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應：

CO (g)＋H₂O(g)  CO₂(g) ＋H₂ (g)

①下列事實能說明該反應達到平衡的是           

a．體系中的壓強不發(fā)生變化                  b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO ）

c．混合氣體的平均相對分子質量不發(fā)生變化    d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化

② T℃時，在一定體積的容器中，通入一定量的CO(g)和H₂O(g)，發(fā)生反應并保持溫度不變，各物質濃度隨時間變化如下表：   

時間 / min	CO	H2O(g)	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	C1
6	0.096	0.266	0.104	C2

第5、6min時的數(shù)據(jù)是保持溫度和體積不變時，改變某一條件后測得的。則第4～5min之間，改變的條件            ，第5～6min之間，改變的條件是            。

已知420℃時，該化學反應的平衡常數(shù)為9。如果反應開始時，CO和H₂O(g)的濃度都是0.01 mol／L，則CO在此條件下的轉化率為          。又知397℃時該反應的平衡常數(shù)為12，請判斷該反應的△H      0 (填“>”、“＝”、“<”)．

（3）依據(jù)（1）中的反應可以設計一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體；

燃料電池內部是熔融的摻雜著氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在其內部可以傳導O^2—。在電池內部O^2—移向_   ___極（填“正”或“負”）；電池的負極反應式為                  。

（4）用上述燃料電池用惰性電極電解足量Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液。電解開始后陰極的現(xiàn)象為____                                   。

 

Answer 1

【答案】

⑴－2219.9kJ/mol（2分）

（2）①bd （2分）②增加H₂濃度（1分）增加H₂O(g)濃度（1分） 75％（2分）△H＜0（1分）

（3）負（1分） C₃H₈+10O^2-－20e^－＝3CO₂+4H₂O（2分）

（4）有大量無色氣泡（或氣體）產生，并且有白色沉淀產生（2分）

【解析】（1）考查蓋斯定律的應用，根據(jù)已知反應可知，（①＋②×3）÷2即得到C₃H₈(g)＋5O₂(g)＝3CO₂(g)＋4H₂O(l)，所以△H＝（－2741.8kJ/mol －566 kJ/mol×3）÷2＝－2219.9kJ/mol。

（2）①在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)，所以d正確。反應前后體積不變，壓強始終是不變的，所以a不正確。B中反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，正確�；旌蠚獾钠骄�相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量和物質的量都是不變的，所以c不能說明。答案選bd。

②根據(jù)4min和5min濃度變化可知，CO₂濃度減少，反應物濃度增加，且變化量滿足化學計量數(shù)之比，所以改變的條件應該是增大氫氣的濃度。根據(jù)5min和6min濃度變化可知，CO濃度減小，水蒸氣濃度增大，CO₂濃度增大，且CO的減少量和CO₂的增加量相同，所以改變的條款是增大水蒸氣的濃度。CO在此條件下的轉化率為，則平衡時生成CO₂和氫氣分別是0.01xmol/L，因此有，解得x＝0.75，即轉化量是75％。降低溫度平衡常數(shù)增大，說明降低溫度，平衡向正反應方向移動，所以正反應是放熱反應。

（3）原電池中負極失去電子，所以陰離子向負極移動，丙烷在負極通入。所以負極電極反應式為C₃H₈+10O^2-－20e^－＝3CO₂+4H₂O。

（4）電解池中陰極得到電子，所以是溶液中氫離子放電，生成氫氣，則同時生成OH^－，所以同時液會產生氫氧化鎂沉淀。