Question

丙烷在燃烧时放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。

已知： 2C₃H₈(g)+7O₂(g)=6CO(g)+8H₂O(1)       △H₁ =-2741.8 kJ•mol^-1

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)                       △H₂＝-566.0 kJ•mol^-1

(1)反应C₃H₈ (g)+5O₂(g)=3CO₂(g)+4H₂O(l)   △H=____________；

(2)现有1molC₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成1molCO和2molCO₂以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)   △H=+41.2kJ•mol^-1

①下列事实能说明该反应达到平衡的是_____________；

a．体系中的压强不再变化  b．v_正( H₂) = v_逆( CO )  c．混合气体的平均相对分子质量不再变化  d．CO₂ 的浓度不再发生变化

②5min 后体系达到平衡，经测定，容器中含 0.8 mol H₂，则平衡常数K =______；

③其他条件不变，向平衡体系中充入少量CO，则平衡常数K______(填“增大”、“减小”或“不变”)

(3)根据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体 ；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钆(Y₂O₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体，在其内部可以传导O^2-，在电池内部O^2-向______极移动(填“正”或“负”)；电池的负极电极反应为________。

(4)用上述燃料电池和惰性电极电解足量Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液，电解开始后阴极附近的现象为___________。

Answer

-2219.9kJ/mol bd 3.5 不变 负 C3H8+10O2--20e-=3CO2↑+4H2O 生成无色气体和白色沉淀

【解析】

利用盖斯定律进行计算；根据平衡状态的判断依据进行判断；根据“三段式”列出平衡常数表达式进行计算，化学平衡常数只受温度的影响；根据燃料电池的原理写出电极反应和离子移动的方向；根据离子的放电顺序写出电极反应，根据电极反应描述实验现象。

(1)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，利用盖斯定律，根据所求的热化学方程式，即得C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(1)△H== -2219.9kJ/mol；

(2)①a．反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)是一个反应前后气体体积不变的吸热反应，反应过程中压强始终不变，压强不变不能作为判断平衡的标志，故a不选；

b．当正逆反应速率相等时，反应已达平衡，故b选；

c．混合气体的平均相对分子质量由M=可得，m和n始终不变，故M始终不变，平均相对分子质量不变不能作为判断平衡的标志，故c不选；

d．二氧化碳的浓度不再变化，说明反应已达平衡，故d选；

答案为bd；

②1molC3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1molCO和2molCO2以及气态水，根据元素守恒可知，则生成水为4mol，5min 后体系达到平衡，经测定，H2为0.8mol，容器的体积为1L，则列出“三段式”

因此K=；

③由于平衡常数只与温度有关，所以在温度不变时再充入少量CO，平衡常数是不变的；

(3) 根据原电池的工作原理，电池内部电解质中的阴离子由正极向负极移动，其中通空气的一极为正极，通丙烷的一极为负极，则正极反应式为O2+4e-=2O2-，而负极反应式为C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O；

(4) 用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl 的混合溶液，阴极附近溶液中优先放电的阳离子是H+，电极反应式为2H2O−2e−=H2↑+2OH−，同时在阴极附近的溶液中生成的OH-与Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀：Mg2++2OH−=Mg(OH)2↓，所以电解开始后，阴极附近的现象是生成无色气体和白色沉淀。