Question

【题目】一定条件下正丁烷(CH3CH2CH2CH3)易发生两种裂解反应：

Ⅰ．CH3CH2CH2CH3 (g)CH3CH=CH2(g)+CH4(g) △H1=+ 61.31 kJ·mol-1

Ⅱ．CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H2=-56.00 kJ·mol-1

（1）维持体系温度T不变，总压p恒定时，体积为V1 L的正丁烷发生裂解反应，一段时间平衡后气体体积变为V2 L，此时正丁烷的转化率a(正丁烷)=________；维持体系温度不变，向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)，再次平衡后正丁烷的转化率将________(填“增大”、“不变”或“减小”)，原因为____________________________________________________。

（2）一定温度下向体积为2L的密闭容器中充入0.2molCH3CH=CH2和0.5 molCH4发生反应CH3CH=CH2(g) +CH4(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H3；5 min后达到平衡状态，容器内剩余CH3CH =CH2的物质的量为0.1mol。

①△H3=________。

②5min内该反应的反应速率v(CH4)=________。

③保持温度不变，向某密闭容器中充入等物质的量的CH3CH =CH2和CH4，平衡后容器内CH4的体积分数为________。

（3）将0.1molCH2=CH2完全燃烧后的气体通入100mL一定浓度的NaOH溶液中，并将所得溶液稀释至1L。最终所得溶液中CO32-、HCO3-、H2CO3 三者所占物质的量分数随原NaOH溶液浓度变化的关系如图所示：

其中图中表示原氢氧化钠溶液浓度为3mol·L-1的是________(选填“a”、“b”、“c”、“d”或“e” )，

（4）以氢氧化钠溶液为电解质溶液，CH2=CH2 燃料电池的负极反应式为_________________。

Answer 1

【答案】 增大 充入水蒸气扩大容器体积,所以平衡会向正向移动 -117.31kJ·mol-1 0.01mol·L-1·min-1 33.3% d CH2=CH2+16OH--12e-= 2CO32-+10H2O

【解析】(1). 在等温等压的条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，根据方程式可得消耗的V(CH3CH2CH2CH3)=(V2－V1)L，此时正丁烷的转化率α(正丁烷)= (V2－V1)÷V1，维持体系温度不变，向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)，相当于增大容器的体积，平衡正向移动，再次平衡后正丁烷的转化率将增大，故答案为： ；增大；

(2). ①. 已知Ⅰ．CH3CH2CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+CH4(g)△H1=+61.31kJ·mol-1

Ⅱ．CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g)△H2=-56.00kJ·mol-1

根据盖斯定律可知，II－I得CH3CH=CH2(g)+CH4(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g)△H3，则△H3=△H2－△H1=-117.31kJ·mol－1，故答案为：-117.31kJ·mol－1；

②. 达到平衡时容器内剩余CH3CH =CH2的物质的量为0.1mol，说明CH3CH =CH2消耗了0.2mol－0.1mol=0.1mol，根据反应方程式可知，CH4也消耗了0.1mol，则5min内该反应的反应速率v(CH4)=0.1mol÷2L÷5min=0.01mol·L-1·min-1，故答案为：0.01mol·L-1·min-1；

③. 达到平衡时CH3CH=CH2(g)、CH4(g)、CH2=CH2(g)、CH3CH3(g)的物质的量分别为0.1mol、0.4mol、0.1mol、0.1mol，计算可得该温度下反应的平衡常数K=0.25，保持温度不变，设向某密闭容器中各充入1mol的CH3CH=CH2和CH4，平衡后二者的物质的量分别为（1－x）mol，根据K=0.25可得：x2÷(1－x)2=0.25，x=1/3，则平衡后CH4的体积分数为33.3%，故答案为：33.3%；

(3). 若原氢氧化钠溶液浓度为3mol·L-1，则100mL该溶液中含有NaOH的物质的量为0.3mol，0.1molCH2=CH2完全燃烧后生成0.2mol CO2，将CO2通入该NaOH溶液中，反应得到Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1:1的混合溶液，混合溶液呈碱性，CO32－的水解程度大于HCO3－的水解程度，所以CO32－的物质的量比HCO3－的少，应选d点，故答案为：d；

(4). 以氢氧化钠溶液为电解质溶液，CH2=CH2为燃料，CH2=CH2在负极失去电子生成CO32-和H2O，负极反应式为CH2=CH2+16OH--12e-=2CO32-+10H2O，故答案为：CH2=CH2+16OH--12e-=2CO32-+10H2O。