Question

20．北京奧運會“祥云”火炬燃料是丙烷（C₃H₈），亞特蘭大奧運會火炬燃料是丙烯（C₃H₆）．
（1）丙烷脫氫可得丙烯．
已知：C₃H₈（g ）═CH₄（g）+HC=CH（g）+H₂（g）△H₁=156.6kJ•mol^-1
CH₃CH=CH₂（g）═CH₄（g）+HC=CH（g ）△H₂=32.4kJ•mol^-1
則相同條件下，反應C₃H₈（g）═CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g） 的△H=+124.2 kJ•mol^-1．
（2）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O₂和CO₂，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽．電池反應方程式為C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；放電時CO₃^2-移向電池的負（填“正”或“負”）極．
（3）碳氫化合物完全燃燒生成CO₂和H₂O．常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水，達到平衡時，溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃═HCO₃^-+H⁺的平衡常數K₁=4.2×10^-7．（已知10^-5.60=2.5×10^-6）

Answer 1

分析 （1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）負極通入丙烷，碳元素的化合價升高，電池的正極通入O₂，氧元素的化合價降低，以此書寫電極反應，電解質溶液中陰離子向負極移動；
（3）弱酸電離平衡常數等于平衡狀態離子平衡濃度冪次方乘積除以的弱電解質平衡濃度達到．

解答 解：（1）①C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=156.6kJ•mol^-1
②CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=32.4kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①-②得到C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol
則相同條件下，反應C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol；
故答案為：+124.2；
（2）燃料電池中，負極上燃料失電子發生氧化反應，正極上氧化劑得電子發生還原反應，負極電極反應式為C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正極反應式為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以其電池反應式為C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O，原電池中陰離子向負極移動，即CO₃^2-移向電池的負極，
故答案為：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；負；
（3）碳氫化合物完全燃燒生成CO₂和H₂O．常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水，達到平衡時，溶液的pH=5.60，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-5.6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的電離平衡常數Ka₁=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{1{0}^{-5.6}×1{0}^{-5.6}}{1.5×1{0}^{-5}}$=$\frac{2.5×1{0}^{-6}×2.5×1{0}^{-6}}{1.5×1{0}^{-5}}$=4.2×10^-7；
故答案為：4.2×10^-7．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，原電池原理，弱電解質平衡常數計算和電離度計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．