Question

丙烷在燃燒時能放出大量的熱，它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）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
（1）反應C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=

-2219.9kJ/mol

．
（2）現有1mol C₃H₈在不足量的氧氣里燃燒，生成1mol CO和2mol CO₂以及氣態(tài)水，將所有的產物通入一個固定體積為1L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）△H₁=+41.2kJ/mol，5min后體系達到平衡，經測定，H₂為0.8mol，則v（H₂）=

0.16mol/L?min^-1

，此過程吸收的熱量為

32.96kJ

．
（3）依據（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-由

正

極移向

負

極（填“正”或“負”）；電池的負極電極反應式為

C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O

．
（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象為

有無色氣體生成，有白色沉淀生成

．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減，反應熱也處于相應的系數進行相應的加減，構造目標熱化學方程式，據此計算△H．
（2）根據v=

△c

△t

計算v（H₂）；由熱化學方程式可知，每生成1molH₂吸收熱量41.2kJ，據此計算生成0.8molH₂吸收的熱量．
（3）原電池內部陰離子向由正極向負極移動；原電池負極放出氧化反應，丙烷在負極放電，與O^2-結合生成二氧化碳與水．
（4）電解池陰極發(fā)生還原反應，陽離子在陰極放電，H⁺（實際是水）在陰極放電生成氫氣，產生氫氧根離子，氫氧根離子與鎂離子反應生成氫氧化鎂沉淀．

解答：解：（1）已知：①2C₃H₈（g）+7O₂（g）=6CO（g）+8H₂O（l）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
根據蓋斯定律，①+②×3得2C₃H₈（g）+10O₂（g）=6CO₂（g）+8H₂O（l），△H₃=-2741.8kJ/mol+（-566kJ/mol
）×3=-4439.8kJ/mol，
即C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2219.9kJ/mol
故答案為：-2219.9kJ/mol．
（2）v（H₂）=

0.8mol 1L

5min

=0.16mol/L?min^-1；由熱化學方程式可知，每生成1molH₂吸收熱量41.2kJ，所以生成0.8molH₂吸收的熱量為

0.8mol

1mol

×41.2kJ=32.96kJ．
故答案為：0.16mol/L?min^-1；32.96kJ．
（3）原電池內部陰離子向由正極向負極移動，所以電池內部O^2-由正極移向負極；原電池負極放出氧化反應，丙烷在負極放電，與O^2-結合生成二氧化碳與水，電極反應式為C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O．
故答案為：正、負；C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O．
（4）電解池陰極發(fā)生還原反應，陽離子在陰極放電，水在陰極放電，電極反應式為2H₂O-2e-=H₂↑+2OH^-，同時反應反應Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，故電解開始后陰極的現象為：有無色氣體生成，有白色沉淀生成．
故答案為：有無色氣體生成，有白色沉淀生成．

點評：考查蓋斯定律、反應熱的計算、化學反應速率、原電池、電解池等，難度中等，（3）中電極反應式書寫為易錯點，可以先寫出正極電極反應式，利用總的反應式減去正極反應式可得負極反應式．