Question

15．丙烷、乙烯等有機物在工業(yè)上有廣泛的應用，回答下列問題：
（1）已知下圖1為各組物質能量總和及相互間轉化的能量關系，寫出丙烷氣體（C₃H₈）分解得到石墨（C）和氫氣的熱化學方程式C₃H₈（g）═3C（石墨，s）+4H₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃．

（2）在兩個容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比[$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]充入H₂和CO₂，在一定條件下發(fā)生反應：2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）△H．CO₂的平衡轉化率α（CO₂）與溫度的關系如圖2所示．
①此反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$，P點對應溫度下，K的值為64．
②該反應的△H＜（填“＞”“＜”或“=”）0，判斷的理由是溫度升高CO₂的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，故逆反應是吸熱反應，正反應為放熱反應．
③氫碳比：X＞（填“＞”“＜”或“=”）2.0．
④在氫碳比為2.0時，Q點v（逆）＜（填“＞”“＜”或“=”）P點的v（逆）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量變化示意圖可知，△H=△H₁-（△H₂+△H₃）；
（2）①2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g），所以平衡常數(shù)K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$；
由圖可知，P點平衡時二氧化碳轉化率為0.5，氫碳比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，設起始時氫氣為2mol/L、二氧化碳為1mol/L，則二氧化碳濃度變化量為0.5mol/L，則：
               2CO₂（g）+6H₂ （g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）
起始濃度（mol/L）：1        2         0          0
變化濃度（mol/L）：0.5      1.5       0.25        1
平衡濃度（mol/L）：0.5      0.5       0.25        1
代入平衡常數(shù)表達式計算K；
②升高溫度，向吸熱方向移動，根據(jù)轉化率的變化來判斷該反應是放熱還是吸熱，從而分析焓變；
③碳氫比越大，二氧化碳轉化率越大；
④在氫碳比為2.0時，P點達平衡，Q點未達平衡，此時二氧化碳的轉化率比平衡時小，說明此時要繼續(xù)轉化更多的二氧化碳，反應物濃度在減小，生成物濃度在增大，正反應速率在減小，逆反應速率在增大，所以此時逆反應速率比平衡時逆反應速率�。�

解答 解：（1）根據(jù)能量變化示意圖可知，丙烷氣體（C₃H₈）分解得到石墨（C）和氫氣的熱化學方程式為：C₃H₈（g）═3C（石墨，s）+4H₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃，
故答案為：C₃H₈（g）═3C（石墨，s）+4H₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃；
（2）①2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g），所以平衡常數(shù)K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$，
由圖可知，P點平衡時二氧化碳轉化率為0.5，氫碳比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，設起始時氫氣為2mol/L、二氧化碳為1mol/L，則二氧化碳濃度變化量為0.5mol/L，則：
               2CO₂（g）+6H₂ （g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）
起始濃度（mol/L）：1        2         0          0
變化濃度（mol/L）：0.5    1.5       0.25        1
平衡濃度（mol/L）：0.5      0.5       0.25        1
代入平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$=$\frac{0.25×{1}^{4}}{0．{5}^{2}×0．{5}^{6}}$=64，
故答案為：$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$；64；
②由圖可知，隨溫度升高CO₂的平衡轉化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱反應越大，則正反應為放熱反應，故△H＜0，
故答案為：＜；溫度升高CO₂的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，故逆反應是吸熱反應，正反應為放熱反應；
③由圖象可知X的碳氫比不等于2，在相同條件下反應達平衡時，二氧化碳的轉化率增大了，說明是增大了氫氣的量，提高二化碳的轉化率，即碳氫比越大，二氧化碳轉化率越大，
故答案為：＞；
④在氫碳比為2.0時，P點達平衡，Q點未達平衡，此時二氧化碳的轉化率比平衡時小，說明此時要繼續(xù)轉化更多的二氧化碳，反應物濃度在減小，生成物濃度在增大，正反應速率在減小，逆反應速率在增大，所以此時逆反應速率比平衡時逆反應速率小，
故答案為：＜．

點評 本題考查熱化學反應方程式的書寫、化學平衡計算與影響因素、平衡常數(shù)、化學平衡圖象等，側重考查對圖象的分析獲取信息能力，有一定難度．