Question

2．丙烷在燃燒時(shí)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）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
（1）反應(yīng)C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l） 的△H=-2219.9kJ/mol
（2）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(gè)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(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=+41.2kJ/mol
①下列事實(shí)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是bd
a．體系中的壓強(qiáng)不發(fā)生變化                      b．V_正（H₂）=V _逆（CO）
c．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不發(fā)生變化        d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化
②5min后體系達(dá)到平衡，經(jīng)測(cè)定，H₂為0.8mol，則v（H₂O）=0.16mol/（L．min）；此時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為3.5
③向平衡體系中充入少量CO則平衡常數(shù)K不變（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）依據(jù)（1）中的反應(yīng)可以設(shè)計(jì)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(dǎo)O^2-，電池內(nèi)部O^2-由正極移向負(fù)極（填“正”或“負(fù)”）；電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為C₃H₈+10O^2--20e-═3CO₂+4H₂O
（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．電解開始后陰極區(qū)的現(xiàn)象為有無色氣體生成，有白色沉淀生成．

Answer 1

分析 （1）①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O （l）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
將方程式$\frac{①+3②}{2}$得反應(yīng)方程式C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l），
焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；
（2）①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變；
②先計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一反應(yīng)方程式中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算水蒸氣反應(yīng)速率；
根據(jù)H原子守恒知，生成n（H₂O）=4n（C₃H₈）=4mol，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）1      4        2       0
反應(yīng)（mol/L）0.8    0.8      0.8     0.8
平衡（mol/L）0.2    3.2      2.8     0.8
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；
③化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度相等其化學(xué)平衡常數(shù)相等；
（3）原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)、陽離子向正極移動(dòng)，所有的燃料電池中，負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑，該燃料電池中，負(fù)極上丙烷失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳和水；
（4）用惰性電極電解Mg（NO₃）₂和NaCl的混合溶液，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，且陰極附近生成的氫氧根離子和鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀．

解答 解：（1）①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O （l）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
將方程式$\frac{①+3②}{2}$得反應(yīng)方程式C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l），
△H=$\frac{-（2741.8+2×566）kJ/mol}{2}$=-2219.9kJ/mol，
故答案為：-2219.9kJ/mol；
（2）①a．該反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)之和不變，所以無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)體系中的壓強(qiáng)始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；                 
b．V_正（H₂）=V _逆（CO）=V_逆（H₂），正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
c．該反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)之和不變，所以無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不發(fā)生變化，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；       
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化，正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選bd；
②氫氣反應(yīng)速率=$\frac{\frac{0.8mol}{1L}}{5min}$=0.16mol/（L．min），同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂O）=0.16mol/（L．min）；
根據(jù)H原子守恒知，生成n（H₂O）=4n（C₃H₈）=4mol，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）1      4        2       0
反應(yīng)（mol/L）0.8    0.8      0.8     0.8
平衡（mol/L）0.2    3.2      2.8     0.8
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$=$\frac{2.8×0.8}{0.2×3.2}$3.5，
故答案為：0.16mol/（L．min）；3.5；
③化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度相等其化學(xué)平衡常數(shù)相等，所以化學(xué)平衡常數(shù)不變，
故答案為：不變；
（3）原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)、陽離子向正極移動(dòng)，所以氧離子由正極向負(fù)極移動(dòng)；
所有的燃料電池中，負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑，該燃料電池中，負(fù)極上丙烷失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為 C₃H₈+10O^2--20e-═3CO₂+4H₂O，
故答案為：正；負(fù)；C₃H₈+10O^2--20e-═3CO₂+4H₂O；
（4）用惰性電極電解Mg（NO₃）₂和NaCl的混合溶液，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，且陰極附近生成的氫氧根離子和鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，所以陰極上有無色氣體生成，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(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查基本理論，知道平衡狀態(tài)判斷標(biāo)準(zhǔn)及電極反應(yīng)式的書寫是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意（4）中陰極區(qū)還生成沉淀，為易錯(cuò)點(diǎn)．