Question

2．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）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
（1）反應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=+41.2kJ/mol
①下列事實能說明該反應達到平衡的是bd
a．體系中的壓強不發(fā)生變化                      b．V_正（H₂）=V _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
②5min后體系達到平衡，經(jīng)測定，H₂為0.8mol，則v（H₂O）=0.16mol/（L．min）；此時該反應的平衡常數(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-，電池內部O^2-由正極移向負極（填“正”或“負”）；電池的負極電極反應式為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$\frac{①+3②}{2}$得反應方程式C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l），
焓變進行相應的改變；
（2）①可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且反應體系中各物質的物質的量不變、物質的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變；
②先計算氫氣的反應速率，再根據(jù)同一反應方程式中同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比計算水蒸氣反應速率；
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（mol/L）0.8    0.8      0.8     0.8
平衡（mol/L）0.2    3.2      2.8     0.8
化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；
③化學平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度相等其化學平衡常數(shù)相等；
（3）原電池中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動，所有的燃料電池中，負極上通入燃料、正極上通入氧化劑，該燃料電池中，負極上丙烷失電子和氧離子反應生成二氧化碳和水；
（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．該反應前后氣體計量數(shù)之和不變，所以無論是否達到平衡狀態(tài)，反應體系中的壓強始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；                 
b．V_正（H₂）=V _逆（CO）=V_逆（H₂），正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
c．該反應前后氣體計量數(shù)之和不變，所以無論是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均相對分子質量始終不發(fā)生變化，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；       
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化，正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
故選bd；
②氫氣反應速率=$\frac{\frac{0.8mol}{1L}}{5min}$=0.16mol/（L．min），同一化學反應中同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數(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（mol/L）0.8    0.8      0.8     0.8
平衡（mol/L）0.2    3.2      2.8     0.8
化學平衡常數(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化學平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度相等其化學平衡常數(shù)相等，所以化學平衡常數(shù)不變，
故答案為：不變；
（3）原電池中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動，所以氧離子由正極向負極移動；
所有的燃料電池中，負極上通入燃料、正極上通入氧化劑，該燃料電池中，負極上丙烷失電子和氧離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為 C₃H₈+10O^2--20e-═3CO₂+4H₂O，
故答案為：正；負；C₃H₈+10O^2--20e-═3CO₂+4H₂O；
（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．

點評 本題考查化學平衡計算、原電池和電解池原理，為高頻考點，側重考查基本理論，知道平衡狀態(tài)判斷標準及電極反應式的書寫是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，注意（4）中陰極區(qū)還生成沉淀，為易錯點．