丙烷在燃烧时能放出大量的热,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:
①2C3H8(g) +7O2(g) = 6CO(g)+8H2O(g)?? △H = -2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)????????????? △H = -566 kJ/mol
③H2O(l) = H2O(g)???? △H = + 44.0 kJ/mol
(1)写出C3H8燃烧时燃烧热的热化学方程式???????????????????????????????????????????? 。
(2)C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成CO、CO2、H2O(g),将所有的产物通入一个体积固定的密闭
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)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
保持温度为800℃,在甲、乙两个恒容密闭容器中,起始时按照下表数据进行投料,充分反应直至达到平衡。
| H2O | CO | CO2 | H2 |
甲 (质量/g) | 1.8 | 8.4 | a | 1 |
乙 (质量/g) | 1.8 | 2.8 | 0 | 0 |
①起始时,要使甲容器中反应向正反应方向进行,则a的取值范围是????????????????? ;达到平衡
时,乙容器中CO的转化率为???????? 。
②如图表示上述甲容器中反应在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t2时刻改变的条件可能是???????????????????????????? 、??????????????????? (答两个要点即可)。
(3)CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3。
① Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ?????????? ??? ;
② 已知25℃时,H2CO3的电离平衡常数K1 = 4.4×10-7 mol/L、K2 = 4.7×10-11 mol/L,当Na2CO3溶液的pH为11时, 溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-) = ?????????? 。
③ 0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH-) - c(H+ ) = ?????????????????????? [用含c(HCO3-)、c(H2CO3)的符号表示]。
(1)C3H8(g) +5O2(g) = 3CO2(g)+4H2O(l)?? △H = -2219.9 kJ/mol
(2)① 0 ≤a <2.64??? ;?? 50%???
② 降低温度、降低H2浓度、增大H2O(g)浓度
(3)① c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)
② 1 : 4.7
③ c(HCO3-) + 2c(H2CO3)
【解析】
试题分析:(1)燃烧热是1mol的物质完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出热量的化学方程式。将(①+②×3- ③×8)÷2,整理可得:C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l)?? △H =-2219.9 kJ/mol。(2)①该反应是个反应前后气体体积相等的反应。在800℃时化学平衡常数为1.对于甲来说,在反应开始时,若CO2的质量为0,则反应一定正向进行,n(H2O)=0.1mol; n(CO)=0.3mol; n(CO2)=a/44mol, n(H2)=0.5mol.)若要使反应正向进行。起始时,则;。解得0<a<2.64.
对于乙来说:开始时n(H2O)=0.1mol;n(CO)=0.1mol ;n(CO2)=0 ;n(H2)=0;假设在反应的过程中CO转化的物质的量为x,则在平衡时各种物质的物质的量为:n(H2O)=(0.1-x)mol; n(CO)=(0.1-x)mol ; %n(CO2)=xmol;n(H2)=xmol。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,而且在800℃时的平衡常数为1.所以(0.1-x)×(0.1-x)=x2.解得x=0.05mol.所以CO的转化率为0.05÷0.1×100%=50%。②由化学平衡常数以温度的关系可知:升高温度,化学平衡产生减小。说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应,所以该反应的正反应为放热反应。由于在平衡后改变某一条件,时,c(CO2)增大,c(CO)减小,所以改变外界条件使平衡正向移动,可以通过降低温度的方法来实现。因为反应前后气体的体积相等,所以改变压强,化学平衡不发生移动。若增大H2O 蒸汽的浓度或减小H2的浓度都会使化学平衡正向移动。因此改变的外界条件是降低温度、降低H2浓度、增大H2O(g)浓度。(3)①Na2CO3是强碱弱酸盐。Na2CO3=2Na++CO32-,CO32-会发生水解反应:CO32-+ H2OHCO3-+ OH-消耗水电离产生的H+,促进水的电离。产生的HCO3-会继续水解:HCO3-+ H2OH2CO3+ OH-。当最终达到平衡时c(OH-)> c(HCO3-) >c(H+) .所以在Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)。②HCO3-H++ CO32- .;;。③Na2CO3溶液显碱性,根据质子守恒可得c(OH-)=c(H+ )(始) = c(H+ )+ c(HCO3-)+2(H2CO3)。所以c(OH-)-c(H+ ) = c(HCO3-)+2(H2CO3)。
考点:考查热化学方程式的书写、物质的转化率、平衡移动的措施、离子浓度的大小比较的知识。
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