Question

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(yīng)用于人們的日常生產(chǎn)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）反應(yīng)C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=

 

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（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(chǎn)物通入一個體積固定的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H＜0在某溫度下，在甲、乙兩個恒容密閉容器中，起始時按照下表數(shù)據(jù)進(jìn)行投料，在800℃時達(dá)到平衡狀態(tài)，K=1.0．

	H2O	CO	CO2	H2
甲n/mol	0.10	0.30	0.10	0.50
乙n/mol	0.20	0.20	0	0

①起始時，甲容器中反應(yīng)向

 

（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進(jìn)行；平衡時，乙容器中CO的轉(zhuǎn)化率為

 

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②如圖表示上述反應(yīng)在t₁時刻達(dá)到平衡，在t₂時刻因改變某個條件而發(fā)生變化的情況．則t₂時刻發(fā)生改變的條件可能是

 

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（3）CO₂可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃．
①Na₂CO₃溶液中離子濃度由大到小的順序為

 

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②已知25℃時，Na₂CO₃溶液的水解常數(shù)為K_b=2×10^-4 mol?L^-1，則當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，試求溶液的pH=

 

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（4）熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），是用煤氣（CO+H₂）作負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO₂的混合氣為正極助燃?xì)猓�用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔點混合物做電解質(zhì)，以金屬鎳（燃料極）為催化劑制成的．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：

 

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Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,鹽類水解的應(yīng)用

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）①依據(jù)圖表中數(shù)據(jù)計算物質(zhì)的量，反應(yīng)前后物質(zhì)的計量數(shù)都是1，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算濃度商，和平衡常數(shù)進(jìn)行比較分析判斷取值；結(jié)合平衡三段式和平衡常數(shù)列式計算乙容器中一氧化碳的轉(zhuǎn)化率；
②t₂時平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）①碳酸鈉溶液中碳酸根離子分步水解，溶液呈堿性；
②依據(jù)水解平衡常數(shù)和電離平衡常數(shù)計算溶液的pH；
（4）CO、H₂具有還原性，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂和H₂O，氧氣具有氧化性，在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)書寫電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）已知①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O（g）△H=-2389.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①+②×3-③×8得到2C₃H₈（g）+10O₂（g）═6CO₂（g）+8H₂O（l）△H=-4439.8kJ/mol；
故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2219.9 kJ/mol；
（2）①起始時甲容器中濃度商Qc=

0.50×0.10

0.3．×0.10

=1.66＞1，即Qc＞K=1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行．
乙容器中n（CO）=

2.8g

28g/mol

=0.1mol，n（H₂O）=

1.8g

18g/mol

=0.1mol；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，設(shè)一氧化碳消耗的物質(zhì)的量為x，用反應(yīng)前后物質(zhì)的計量數(shù)都是1，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)；
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.1    0.1       0       0
變化量（mol）  x      x        x       x
平衡量（mol） 0.1-x  0.1-x     x       x
K=

x2

(0.1-x)2

=1，計算x=0.05mol；
一氧化碳轉(zhuǎn)化率=

0.05mol

0.1mol

×100%=50%
故答案為：逆反應(yīng)；50%；
②t₂時平衡向正反應(yīng)方向移動，二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，反應(yīng)是放熱反應(yīng)可減低溫度使平衡正向進(jìn)行，降低氫氣的濃度或增大水蒸氣的濃度能實現(xiàn)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系；
故答案為：降低溫度，降低H₂濃度、增大H₂O（g）濃度；
（3）①碳酸鈉溶液中碳酸根離子水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液中離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
②Kb=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(CO32-)

=2×10^-4，又c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1，則c（OH^-）=10^-4，結(jié)合K_W=10^-14，可得c（H⁺）=10^-10，pH=10，故答案為：10；
（4））CO、H₂具有還原性，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂和H₂O，電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂、H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O，
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂、H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律計算應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)影響因素和計算，化學(xué)平衡計算，電解質(zhì)溶液中電荷守恒，物料守恒的計算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．