Question

20．北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C₃H₈），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C₃H₆）．
（1）丙烷脱氢可得丙烯．
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
则相同条件下，反应C₃H₈（g）═CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g） 的△H=+124.2 kJ•mol^-1．
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐．电池反应方程式为C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；放电时CO₃^2-移向电池的负（填“正”或“负”）极．
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O．常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃═HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=4.2×10^-7．（已知10^-5.60=2.5×10^-6）

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）负极通入丙烷，碳元素的化合价升高，电池的正极通入O₂，氧元素的化合价降低，以此书写电极反应，电解质溶液中阴离子向负极移动；
（3）弱酸电离平衡常数等于平衡状态离子平衡浓度幂次方乘积除以的弱电解质平衡浓度达到．

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
依据盖斯定律①-②得到C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol
则相同条件下，反应C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol；
故答案为：+124.2；
（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，负极电极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以其电池反应式为C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O，原电池中阴离子向负极移动，即CO₃^2-移向电池的负极，
故答案为：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；负；
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O．常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-5.6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的电离平衡常数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；
故答案为：4.2×10^-7．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理，弱电解质平衡常数计算和电离度计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．