Question

一定条件下正戊烷(CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃)发生两种裂解反应：

Ⅰ.CH₃CH₂CH₂ CH₂CH₃ (g)⇋CH₃CH===CH₂(g)＋CH₃ CH₃ (g)    ΔH₁＝＋274.2 kJ·mol^－1

Ⅱ.CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃(g)⇋CH₃CH₂CH₃(g)＋CH₂===CH₂(g)     ΔH₂＝＋122.7 kJ·mol ^-1

回答下列问题：

（1）在恒温恒压的密闭容器中，充入一定量的正戊烷发生裂解反应，起始时容器体积为 a L，一段时间反应达到平衡后容器体积变为 b L，此时正戊烷的转化率 α(正戊烷)＝_________；向反应体系中充入一定量的水蒸气(水 蒸气在该条件下不参与反应)，再次平衡后正戊烷的转化率将_____(填“增大”“减小”或“不变”)，原因为_______________。

（2）温度为 T ℃时，往压强恒为 100 kPa 的密闭容器中充入 1 mol·L^－1 CH₃CH=CH₂和 2 mol·L^－1 CH₃CH₃发生反应：CH₃CH===CH₂(g)＋CH₃CH₃(g) ⇋CH₃CH₂CH₃(g)＋CH₂===CH₂(g)ΔH₃。测得 CH₃CH₂CH₃ 的物质的量浓度随时间 t 的变化如图中曲线Ⅰ所示。

①ΔH₃＝_____。

②该反应的平衡常数 Kp＝_____。(Kp 为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，计算结果 保留 2 位小数)。

③若在 1 min 时，改变某一反应条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ，则改变的条件为_____。

（3）将 0.1 mol CH₃CH₃完全燃烧后的气体通入 100 mL 3 mol·L^－1的 NaOH 溶液中，充分反应后所得溶液中离子浓度的大小顺序为_____。

（4）以稀硫酸为电解质溶液，CH₃CH₃ 燃料电池的负极反应式为_____。

Answer

增大 充入水蒸气扩大容器体积，相当于减压，所以平衡正向移动 -151.5 kJ·mol－1 0.17 加入高效催化剂 c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c(H+)

【解析】

（1）根据正戊烷发生的两种裂解反应的方程式，1L正戊烷裂解生成2L气体，若1L正戊烷完全裂解，体积增大1L。向反应体系中充入一定量的水蒸气，体积增大，相当于减压；

（2）①根据盖斯定律计算CH3CH==CH2(g)＋CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2==CH2(g)的焓变；

②利用“三段式”计算平衡常数；

③1 min 时，改变某一反应条件，反应速率加快，平衡没有移动；

（3）0.1 mol CH3CH3完全燃烧生成0.2mol二氧化碳气体，通入 100 mL 3 mol·L－1的 NaOH 溶液中，根据碳元素、钠元素守恒，可知生成0.1mol Na2CO3、0.1 mol NaHCO3；

（4）以稀硫酸为电解质溶液， CH3CH3在负极失电子生成二氧化碳气体。

（1）根据正戊烷发生的两种裂解反应的方程式，1 L正戊烷裂解能生成2 L气体，若1L正戊烷裂解，体积增大1 L；体积为 a L的正戊烷达到平衡后容器体积变为 b L，体积增大(b-a)L，则分解的正戊烷的体积为(b-a)L，正戊烷的转化率 α(正戊烷)＝；向反应体系中充入一定量的水蒸气，体积增大，相当于减压，平衡正向移动，正戊烷的转化率增大；

（2）①Ⅰ.CH3CH2CH2 CH2CH3 (g)CH3CH=CH2(g)＋CH3 CH3 (g) ΔH1＝＋274.2 kJ·mol－1；

Ⅱ.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2=CH2(g) ΔH2＝＋122.7 kJ·mol -1；

根据盖斯定律Ⅱ－Ⅰ得CH3CH=CH2(g)＋CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2=CH2(g) ΔH3=＋122.7 kJ·mol -1－274.2 kJ·mol－1= －151.5 kJ·mol－1；

②

Kp＝==0.17

③1 min 时，改变某一反应条件，反应速率加快，平衡没有移动，所以改变的条件是加入高效催化剂；

（3）0.1 mol CH3CH3完全燃烧生成0.2 mol CO2气体，通入 100 mL 3 mol·L－1的 NaOH 溶液中，根据碳元素、钠元素守恒，可知生成0.1 mol Na2CO3、0.1mol NaHCO3，碳酸钠水解程度大于碳酸氢钠，所以溶液中离子浓度的大小顺序为c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c(H+)；

（4）以稀硫酸为电解质溶液， CH3CH3在负极失电子生成二氧化碳气体，负极反应式是。