Question

【題目】丙烷在燃燒時放出大量的熱，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： 2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(1) △H1 =-2741.8 kJmol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2＝-566.0 kJmol-1

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

(2)現(xiàn)有1molC3H8在不足量的氧氣里燃燒，生成1molCO和2molCO2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) △H=+41.2kJmol-1

①下列事實能說明該反應達到平衡的是_____________；

a．體系中的壓強不再變化 b．v正( H2) = v逆( CO ) c．混合氣體的平均相對分子質量不再變化 d．CO2 的濃度不再發(fā)生變化

②5min 后體系達到平衡，經(jīng)測定，容器中含 0.8 mol H2，則平衡常數(shù)K =______；

③其他條件不變，向平衡體系中充入少量CO，則平衡常數(shù)K______(填“增大”、“減小”或“不變”)

(3)根據(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釓(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在其內部可以傳導O2-，在電池內部O2-向______極移動(填“正”或“負”)；電池的負極電極反應為________。

(4)用上述燃料電池和惰性電極電解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液，電解開始后陰極附近的現(xiàn)象為___________。

Answer 1

【答案】-2219.9kJ/mol bd 3.5 不變 負 C3H8+10O2--20e-=3CO2↑+4H2O 生成無色氣體和白色沉淀

【解析】

利用蓋斯定律進行計算；根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)進行判斷；根據(jù)“三段式”列出平衡常數(shù)表達式進行計算，化學平衡常數(shù)只受溫度的影響；根據(jù)燃料電池的原理寫出電極反應和離子移動的方向；根據(jù)離子的放電順序寫出電極反應，根據(jù)電極反應描述實驗現(xiàn)象。

(1)將題給兩個熱化學方程式依次編號為①、②，利用蓋斯定律，根據(jù)所求的熱化學方程式，即得C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(1)△H== -2219.9kJ/mol；

(2)①a．反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)是一個反應前后氣體體積不變的吸熱反應，反應過程中壓強始終不變，壓強不變不能作為判斷平衡的標志，故a不選；

b．當正逆反應速率相等時，反應已達平衡，故b選；

c．混合氣體的平均相對分子質量由M=可得，m和n始終不變，故M始終不變，平均相對分子質量不變不能作為判斷平衡的標志，故c不選；

d．二氧化碳的濃度不再變化，說明反應已達平衡，故d選；

答案為bd；

②1molC3H8在不足量的氧氣里燃燒，生成1molCO和2molCO2以及氣態(tài)水，根據(jù)元素守恒可知，則生成水為4mol，5min 后體系達到平衡，經(jīng)測定，H2為0.8mol，容器的體積為1L，則列出“三段式”

因此K=；

③由于平衡常數(shù)只與溫度有關，所以在溫度不變時再充入少量CO，平衡常數(shù)是不變的；

(3) 根據(jù)原電池的工作原理，電池內部電解質中的陰離子由正極向負極移動，其中通空氣的一極為正極，通丙烷的一極為負極，則正極反應式為O2+4e-=2O2-，而負極反應式為C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O；

(4) 用惰性電極電解足量Mg(NO3)2和NaCl 的混合溶液，陰極附近溶液中優(yōu)先放電的陽離子是H+，電極反應式為2H2O2e=H2↑+2OH，同時在陰極附近的溶液中生成的OH-與Mg2+結合生成Mg(OH)2沉淀：Mg2++2OH=Mg(OH)2↓，所以電解開始后，陰極附近的現(xiàn)象是生成無色氣體和白色沉淀。