Question

19．2010年亚运会在我国广州成功举办，整个亚运会体现了环保理念．
（1）广州亚运会火炬“潮流”采用了丙烷（C₃H₈）作为燃料，燃烧后的产物为水和二氧化碳．在298K时，1mol丙烷完全燃烧生成CO₂和液态水放出2221.5kJ的热量，则该反应的热化学方程式为C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2221.5kJ•mol^-1．
（2）广州是一座美丽的海滨城市，海水资源非常丰富．
①海洋电池是以铝为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流，电池总反应为：4Al+3O₂+6H₂O═4A1（OH）₃，下列说法正确的是bc（填写序号字母）；
a．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
b．铂电极采用网状比块状更利于O₂放电
c．海水中的OH^-向铝电极方向移动
②用惰性电极电解200mLl.5mol•L^-1食盐水；电解2min时，两极共收集到448mL气体（标准状况下）．写出该电解反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
假设电解前后溶液的体积不变，则电解后该溶液的pH为13．
（3）将CO和H₂液化作为民用燃料，便于运输和储存．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）达到化学平衡状态．
①该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；根据如图，升高温度，K值将减小；增大压强K值将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H₂的浓度变化表示的化学反应速率是$\frac{2n{\;}_{B}}{3t{\;}_{B}}$mol/（L．min）（用n_A、n_B、t_A、t_B表示）．
③判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是c、d（填字母）．
a．v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）               b．混合气体的密度不再改变
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变       d．CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化
④300℃时，将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是c、d（填字母）．
a．c（H₂）减少    b正反应速率加快，逆反应速率减慢
c．CH₃OH 的物质的量增加    d．重新平衡时$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$减小．

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式的含义以及书写方法来回答；
（2）①a．原电池工作时，电流由正极沿导线流向负极；
b．铂电极采用网状能增大气体的面积；
c．原电池工作时，电解质中的阴离子移向负极；
②根据电解食盐水的总反应来计算回答；
（3）①根据化学平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，列出平衡常数的表达式；根据升高温度乙醇的物质的量减小，平衡逆向移动，判断平衡常数的变化；
②根据化学反应速率是υ（H₂）=2υ（CH₃OH）计算；
③达到平衡时，正逆反应速率相等，混合气体的平均相对分子质量不再改变，CO、H₂、CH₃OH的浓度不再改变；
④将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，压强增大，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，以此判断．

解答 解：（1）在298K时，1mol丙烷完全燃烧生成CO₂和液态水放出2221.5kJ的热量，则该反应的热化学方程式为C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2221.5kJ•mol^-1，故答案为：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2221.5kJ•mol^-1；
（2）①铝为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液形成的原电池中，
a．原电池工作时，电流由正极沿导线流向负极，即电流由铂电极沿导线流向铝电极，故a错误；
b．铂电极采用网状能增大气体的面积，网状比块状更利于O₂放电，故b正确；
c．原电池工作时，电解质中的阴离子移向负极，所以海水中的OH^-向铝电极方向移动，故c正确；
故答案为：bc；
②电解氯化钠溶液反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，根据总反应当两极上共收集到448mL气体即0.02 mol气体时，则生成的氯气和氢气均是0.01mol，所以生成氢氧化钠的物质的量是0.02mol，所以氢氧化钠的浓度C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，所以pH=13，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；13；
（3）①化学平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，反应物的生成物都是气体，故平衡常数表达式为K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$，由图象可知升高温度乙醇的物质的量减少，平衡向逆反应方向移动，K减小，增大压强K值将不变；
故答案为：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$，减小；不变；
②υ（CH₃OH）=$\frac{n{\;}_{B}}{t{\;}_{B}×3L}$mol/（L．min），故υ（H₂）=2υ（CH₃OH）=$\frac{2n{\;}_{B}}{3t{\;}_{B}}$mol/（L．min），
故答案为：$\frac{2n{\;}_{B}}{3t{\;}_{B}}$mol/（L．min）；
③达到平衡时，正逆反应速率相等，混合气体的平均相对分子质量不再改变，CO、H₂、CH₃OH的浓度不再改变，在体积不变时，气体的密度不变，不能作为判断是否达到平衡状态的依据，v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO） 都是指一个方向，所以也不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故答案为：c、d；
④将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，压强增大，正逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，CH₃OH的物质的量增加，氢气的物质的量减少，但浓度增大，甲醇的物质的量增多，故有c（H₂）/c（CH₃OH）减小，
故答案为：c、d．

点评 本题是对热化学、电化学知识以及化学平衡的影响因素和化学平衡的标志等问题的综合考查，要求学生具有分析和解决问题的能力，题目难度中等，注意外界条件对化学平衡移动的影响以及平衡状态的判断角度．