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(chǎn)和生活．
已知：Ⅰ.2C₃H₈（g）+7O₂（g）=6CO（g）+8H₂O（l）△H₁=-2741.8kJ/mol
Ⅱ.2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
（1）反應C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=

 

（2）①現(xiàn)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(chǎn)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(jīng)測定，H₂為0.8mol，則v（H₂）=

 

，此過程吸收的熱量為

 

，平衡常數(shù)K=

 

②下列情況，能說明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是

 

：
A．v（H₂）=v（CO）  B．容器的壓強不再變化  C．氣體的密度不再變化  D．C（H₂）不再變化
（3）下列圖象符合反應Ⅱ的是

 

（4）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(nèi)部是熔融的摻雜著氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在其內(nèi)部可以傳導O^2-．在電池內(nèi)部O^2-由

 

極移向

 

極（填“正”或“負”）；電池的負極電極反應式為

 

．
（5）室溫時用惰性電極電解1L 0.1mol/LCu（NO₃）₂和0.1mol/L NaCl的混合溶液．電解開始時陰極的現(xiàn)象為

 

，電解一段時間后溶液的藍色恰好消失，則此時陽極電極反應式為

 

，溶液的PH值為

 

（溶液體積變化忽略不計）．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）先根據(jù)蓋斯定律來計算丙烷完全燃燒的反應熱，以此解答該題；
（2）①根據(jù)v=

△c

△t

計算v（H₂）；根據(jù)物質(zhì)的物質(zhì)的量與熱量成正比來解答；首先求算出各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再據(jù)K=

生成物濃度系數(shù)冪次方

反應物濃度系數(shù)冪次方

計算K；
②利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
（3）據(jù)平衡移動原理解答；
（4）原電池內(nèi)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．
（5）電解池陰極發(fā)生還原反應，陽離子在陰極放電，依據(jù)電子守恒和離子的放電順序可知，陽極生成氯氣和氧氣，結合電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量計算反應掉的氫氧根離子物質(zhì)的量，可知生成氫離子物質(zhì)的量，求pH．

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，
根據(jù)蓋斯定律可知，

①+②×3

2

可得：C₃H₈（g）+5O₂ （g）=3CO₂ （g）+4H₂O（l）△H=-2219.9KJ/mol，
燃燒熱是指1mol純凈物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量，所以表示丙烷氣體燃燒熱的熱化學方程式為：C₃H₈（g）+5O₂ （g）=3CO₂ （g）+4H₂O（l）△H=-2219.9KJ/mol，故答案為：-2219.9KJ/mol；
（2）①5min后達到平衡，H₂為0.8mol，則v（H₂）=

0.8mol 1L

5min

=0.16mol/（L?min）；由CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₁=+41.2kJ/mol可知生成1molH₂吸收的熱量為41.2kJ，所以生成0.8molH₂，此過程吸收的熱量為41.2kJ×0.8=32.96kJ；
1mol C₃H₈在不足量的氧氣里燃燒，生成1mol CO和2mol CO₂以及4mol氣態(tài)水，平衡后氫氣為0.8mol，則CO有0.2mol，水蒸氣3.2mol，二氧化碳2.8mol，容器體積為1L，
K=

生成物濃度系數(shù)冪次方

反應物濃度系數(shù)冪次方

=

0.8mol/L×2.8mol/L

0.2mol/L×3.2mol/L

=3.5，
故答案為：0.16mol/（L?min）；32.96kJ；3.5；
②A、v（H₂）=v（CO）不能說明正逆反應速率相等，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B、反應前后氣體體積不變，壓強始終不變，所以壓強不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C、容器體積不變，氣體質(zhì)量守恒，密度始終不變，密度不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D、氫氣濃度不再變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選D；
（3）反應2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol為正反應氣體體積減小的放熱反應，
A、生成物二氧化碳的百分含量開始增大，平衡后溫度升高，平衡逆向移動，其含量減小，故A正確；
B、正反應氣體體積減小，加壓時平衡正向移動，正反應速率比逆反應速率增大快，故B正確；
C、溫度越高，CO轉(zhuǎn)化率越低，故C錯誤；
D、正反應放熱，溫度高時，首先達到平衡狀態(tài)，CO的物質(zhì)的量分數(shù)高，故D正確；
故選：ABD；
（4）原電池內(nèi)部陰離子向由正極向負極移動，所以電池內(nèi)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．
（5）電解池陰極發(fā)生還原反應，陽離子在陰極放電，將含有0.1mol/L Cu（NO₃）₂和0.1mol/LNaCl的水溶液1L，用惰性電極電解，溶液中的陽離子有Cu²⁺、H⁺、Na⁺；移向陰極，發(fā)生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu
陰離子Cl^-、OH^-、NO₃^-，移向陽極，電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，有0.1molCu生成轉(zhuǎn)移電子為0.2mol；溶液中氯離子物質(zhì)的量為0.1mol，全部反應失去電子物質(zhì)的量為0.1mol，還有0.1mol電子是氫氧根離子失去發(fā)生電極反應為：4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，反應的氫氧根離子物質(zhì)的量為：0.1mol，生成氫離子物質(zhì)的量為0.1mol，c（H⁺）=1mol/L，pH=1，
故答案為：有紅色物質(zhì)析出；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；1．

點評：本題考查了蓋斯定律的應用、平衡狀態(tài)的判斷、平衡移動、原電池和電解池的電極反應式書寫、電子守恒的應用，題目濃度較大．