Question

19．2010年亞運會在我國廣州成功舉辦，整個亞運會體現了環保理念．
（1）廣州亞運會火炬“潮流”采用了丙烷（C₃H₈）作為燃料，燃燒后的產物為水和二氧化碳．在298K時，1mol丙烷完全燃燒生成CO₂和液態水放出2221.5kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2221.5kJ•mol^-1．
（2）廣州是一座美麗的海濱城市，海水資源非常豐富．
①海洋電池是以鋁為負極，鉑網為正極，海水為電解質溶液，空氣中的氧氣與鋁反應產生電流，電池總反應為：4Al+3O₂+6H₂O═4A1（OH）₃，下列說法正確的是bc（填寫序號字母）；
a．電池工作時，電流由鋁電極沿導線流向鉑電極
b．鉑電極采用網狀比塊狀更利于O₂放電
c．海水中的OH^-向鋁電極方向移動
②用惰性電極電解200mLl.5mol•L^-1食鹽水；電解2min時，兩極共收集到448mL氣體（標準狀況下）．寫出該電解反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
假設電解前后溶液的體積不變，則電解后該溶液的pH為13．
（3）將CO和H₂液化作為民用燃料，便于運輸和儲存．一定條件下，在體積為3L的密閉容器中反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）達到化學平衡狀態．
①該反應的平衡常數表達式K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；根據如圖，升高溫度，K值將減�。辉龃髩簭奒值將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②500℃時，從反應開始到達到化學平衡，以H₂的濃度變化表示的化學反應速率是$\frac{2n{\;}_{B}}{3t{\;}_{B}}$mol/（L．min）（用n_A、n_B、t_A、t_B表示）．
③判斷該可逆反應達到化學平衡狀態的標志是c、d（填字母）．
a．v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）               b．混合氣體的密度不再改變
c．混合氣體的平均相對分子質量不再改變       d．CO、H₂、CH₃OH的濃度均不再變化
④300℃時，將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是c、d（填字母）．
a．c（H₂）減少    b正反應速率加快，逆反應速率減慢
c．CH₃OH 的物質的量增加    d．重新平衡時$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減�。�

Answer 1

分析 （1）根據熱化學方程式的含義以及書寫方法來回答；
（2）①a．原電池工作時，電流由正極沿導線流向負極；
b．鉑電極采用網狀能增大氣體的面積；
c．原電池工作時，電解質中的陰離子移向負極；
②根據電解食鹽水的總反應來計算回答；
（3）①根據化學平衡常數為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，列出平衡常數的表達式；根據升高溫度乙醇的物質的量減小，平衡逆向移動，判斷平衡常數的變化；
②根據化學反應速率是υ（H₂）=2υ（CH₃OH）計算；
③達到平衡時，正逆反應速率相等，混合氣體的平均相對分子質量不再改變，CO、H₂、CH₃OH的濃度不再改變；
④將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，以此判斷．

解答 解：（1）在298K時，1mol丙烷完全燃燒生成CO₂和液態水放出2221.5kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2221.5kJ•mol^-1，故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2221.5kJ•mol^-1；
（2）①鋁為負極，鉑網為正極，海水為電解質溶液形成的原電池中，
a．原電池工作時，電流由正極沿導線流向負極，即電流由鉑電極沿導線流向鋁電極，故a錯誤；
b．鉑電極采用網狀能增大氣體的面積，網狀比塊狀更利于O₂放電，故b正確；
c．原電池工作時，電解質中的陰離子移向負極，所以海水中的OH^-向鋁電極方向移動，故c正確；
故答案為：bc；
②電解氯化鈉溶液反應的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，根據總反應當兩極上共收集到448mL氣體即0.02 mol氣體時，則生成的氯氣和氫氣均是0.01mol，所以生成氫氧化鈉的物質的量是0.02mol，所以氫氧化鈉的濃度C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，所以pH=13，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；13；
（3）①化學平衡常數為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，反應物的生成物都是氣體，故平衡常數表達式為K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$，由圖象可知升高溫度乙醇的物質的量減少，平衡向逆反應方向移動，K減小，增大壓強K值將不變；
故答案為：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$，減��；不變；
②υ（CH₃OH）=$\frac{n{\;}_{B}}{t{\;}_{B}×3L}$mol/（L．min），故υ（H₂）=2υ（CH₃OH）=$\frac{2n{\;}_{B}}{3t{\;}_{B}}$mol/（L．min），
故答案為：$\frac{2n{\;}_{B}}{3t{\;}_{B}}$mol/（L．min）；
③達到平衡時，正逆反應速率相等，混合氣體的平均相對分子質量不再改變，CO、H₂、CH₃OH的濃度不再改變，在體積不變時，氣體的密度不變，不能作為判斷是否達到平衡狀態的依據，v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO） 都是指一個方向，所以也不能作為判斷是否達到平衡狀態的依據，故答案為：c、d；
④將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，正逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動，CH₃OH的物質的量增加，氫氣的物質的量減少，但濃度增大，甲醇的物質的量增多，故有c（H₂）/c（CH₃OH）減小，
故答案為：c、d．

點評 本題是對熱化學、電化學知識以及化學平衡的影響因素和化學平衡的標志等問題的綜合考查，要求學生具有分析和解決問題的能力，題目難度中等，注意外界條件對化學平衡移動的影響以及平衡狀態的判斷角度．