Question

【題目】一定條件下正丁烷(CH3CH2CH2CH3)易發(fā)生兩種裂解反應(yīng)：

Ⅰ．CH3CH2CH2CH3 (g)CH3CH=CH2(g)+CH4(g) △H1=+ 61.31 kJ·mol-1

Ⅱ．CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H2=-56.00 kJ·mol-1

（1）維持體系溫度T不變，總壓p恒定時，體積為V1 L的正丁烷發(fā)生裂解反應(yīng)，一段時間平衡后氣體體積變?yōu)?/span>V2 L，此時正丁烷的轉(zhuǎn)化率a(正丁烷)=________；維持體系溫度不變，向體系中充入一定量的水蒸氣(水蒸氣在該條件下不參與反應(yīng))，再次平衡后正丁烷的轉(zhuǎn)化率將________(填“增大”、“不變”或“減小”)，原因為____________________________________________________。

（2）一定溫度下向體積為2L的密閉容器中充入0.2molCH3CH=CH2和0.5 molCH4發(fā)生反應(yīng)CH3CH=CH2(g) +CH4(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H3；5 min后達到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)剩余CH3CH =CH2的物質(zhì)的量為0.1mol。

①△H3=________。

②5min內(nèi)該反應(yīng)的反應(yīng)速率v(CH4)=________。

③保持溫度不變，向某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CH3CH =CH2和CH4，平衡后容器內(nèi)CH4的體積分數(shù)為________。

（3）將0.1molCH2=CH2完全燃燒后的氣體通入100mL一定濃度的NaOH溶液中，并將所得溶液稀釋至1L。最終所得溶液中CO32-、HCO3-、H2CO3 三者所占物質(zhì)的量分數(shù)隨原NaOH溶液濃度變化的關(guān)系如圖所示：

其中圖中表示原氫氧化鈉溶液濃度為3mol·L-1的是________(選填“a”、“b”、“c”、“d”或“e” )，

（4）以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，CH2=CH2 燃料電池的負極反應(yīng)式為_________________。

Answer 1

【答案】 增大 充入水蒸氣擴大容器體積,所以平衡會向正向移動 -117.31kJ·mol-1 0.01mol·L-1·min-1 33.3% d CH2=CH2+16OH--12e-= 2CO32-+10H2O

【解析】(1). 在等溫等壓的條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，根據(jù)方程式可得消耗的V(CH3CH2CH2CH3)=(V2－V1)L，此時正丁烷的轉(zhuǎn)化率α(正丁烷)= (V2－V1)÷V1，維持體系溫度不變，向體系中充入一定量的水蒸氣(水蒸氣在該條件下不參與反應(yīng))，相當于增大容器的體積，平衡正向移動，再次平衡后正丁烷的轉(zhuǎn)化率將增大，故答案為： ；增大；

(2). ①. 已知Ⅰ．CH3CH2CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+CH4(g)△H1=+61.31kJ·mol-1

Ⅱ．CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g)△H2=-56.00kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知，II－I得CH3CH=CH2(g)+CH4(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g)△H3，則△H3=△H2－△H1=-117.31kJ·mol－1，故答案為：-117.31kJ·mol－1；

②. 達到平衡時容器內(nèi)剩余CH3CH =CH2的物質(zhì)的量為0.1mol，說明CH3CH =CH2消耗了0.2mol－0.1mol=0.1mol，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，CH4也消耗了0.1mol，則5min內(nèi)該反應(yīng)的反應(yīng)速率v(CH4)=0.1mol÷2L÷5min=0.01mol·L-1·min-1，故答案為：0.01mol·L-1·min-1；

③. 達到平衡時CH3CH=CH2(g)、CH4(g)、CH2=CH2(g)、CH3CH3(g)的物質(zhì)的量分別為0.1mol、0.4mol、0.1mol、0.1mol，計算可得該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25，保持溫度不變，設(shè)向某密閉容器中各充入1mol的CH3CH=CH2和CH4，平衡后二者的物質(zhì)的量分別為（1－x）mol，根據(jù)K=0.25可得：x2÷(1－x)2=0.25，x=1/3，則平衡后CH4的體積分數(shù)為33.3%，故答案為：33.3%；

(3). 若原氫氧化鈉溶液濃度為3mol·L-1，則100mL該溶液中含有NaOH的物質(zhì)的量為0.3mol，0.1molCH2=CH2完全燃燒后生成0.2mol CO2，將CO2通入該NaOH溶液中，反應(yīng)得到Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量之比為1:1的混合溶液，混合溶液呈堿性，CO32－的水解程度大于HCO3－的水解程度，所以CO32－的物質(zhì)的量比HCO3－的少，應(yīng)選d點，故答案為：d；

(4). 以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，CH2=CH2為燃料，CH2=CH2在負極失去電子生成CO32-和H2O，負極反應(yīng)式為CH2=CH2+16OH--12e-=2CO32-+10H2O，故答案為：CH2=CH2+16OH--12e-=2CO32-+10H2O。