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）△H=-566kJ/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
②T℃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0.01mol/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-．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

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）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減，構造目標熱化學方程式，反應熱也處于相應的系數(shù)進行相應的加減，據(jù)此計算△H．
（2）①利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
②根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式即可，根據(jù)溫度對化學平衡的影響分析反應的反應熱；
（3）根據(jù)原電池原理，正極O₂得到電子生成負極O^2-；原電池負極發(fā)生氧化反應，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(jù)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）①a．由反應可知，反應前后的壓強始終不變，則體系中的壓強不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故a錯誤；
b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO），能說明正逆反應速率的關系，確定一氧化碳正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．因體積不變，氣體的總質量不變，所以混合氣體的密度始終不變，不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故c錯誤；
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化，由平衡的特征“定”可知，則化學反應達到平衡，故d正確；
故答案為：bd；
 ②溫度和體積不變時，第4～5min之間，平衡向逆反應方向移動，改變的條件為增加H₂濃度；由表可知第5～6min之間，增加H₂O（g）濃度；第3min時達到平衡；420℃時，設參加反應的CO的濃度為x，則K=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

x2

(0.01-x)(0.01-x)

=9，解之得x=0.0075mol/L，則在此條件下的轉化率為

0.0075mol/L

0.01mol/L

×100%=75%，397℃時該反應的平衡常數(shù)為12，降低溫度平衡向正反應方向移動，則正反應為放熱反應＜0；
故答案為：增加H₂濃度； 增加H₂O（g）濃度； 75%；△H＜0；
（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：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(xiàn)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：本題考查蓋斯定律反應熱的計算，電極方程式的書寫以及化學平衡常數(shù)的計算與應用，化學反應速率、原電池、電解原理等，要能根據(jù)題目所給信息解題，善于發(fā)掘題目信息．難度中等．