Question

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下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]。

 

Answer 1

（1）C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）的△H= -2219.9kJ/mol

（2）①0＜a＜2.64   50%

     ②降低温度、降低H2的浓度、增大H2O（g）的浓度

（3）①c（Na+）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO3-）＞c（H+）

②1：4.7

③c（HCO3-）+2 c（H2CO3）

【解析】（1）已知：①2C3H8（g）+7O2（g）=6CO（g）+8H2O（l）△H1=-2741.8kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566kJ/mol
根据盖斯定律，①+②×3得2C3H8（g）+10O2（g）=6CO2（g）+8H2O（l），

△H3=-2741.8kJ/mol+（-566kJ/mol）×3=-4439.8kJ/mol，

即C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）△H=-2219.9kJ/mol

（2）①该反应是一个等体积的反应,在800℃时化学平衡常数为了,在反应开始时,若CO2的浓度为a,则的一定向正向移动,n(H2O)=0.1mol,n(CO)=0.3mol,n(CO2)=a/44mol, n(H2)=0.5mol，若要使反应向正向进行，起始时有 ,则①0＜a＜2.64，对于乙来说，开始时，n(CO)=0.1mol，n(CO2)= n(H2)=0；假设在反应过程中CO的转化的物质的量为x，则在平衡时各物质的物质的量为n(H2O)=n（CO）=（0.1-x）mol，n(CO2)= 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K=1，所以（0.1-x）2=x2,解得x=0.05mol,故CO的转化率为50%。由图知t2时刻改变的条件可能是，降低温度、降低H2的浓度、增大H2O（g）的浓度。

（3）①碳酸钠溶液显碱性，发生二次水解，第一级水解比第二级水解要大，因而c（Na+）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO3-）＞c（H+）。

②HCO3-CO32-+H+

     

③碳酸钠水解显碱性，根据质子守恒得，c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2 c（H2CO3）

所以，c(OH-) -c(H+) = c（HCO3-）+2 c（H2CO3）