Question

【題目】一定條件下正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3)易發(fā)生兩種裂解反應(yīng):

I.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+CH3CH3(g) △H1=+274.2kJ/mol；

II.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH2CH3(g)+CH2=CH2(g) △H2=+122.7kJ/mol。

（1）維持體系溫度T不變，總壓強p恒定時，體積為V1L的正戊烷發(fā)生裂解反應(yīng)，一段時間平衡后氣體體積變?yōu)?/span>V2L，此時正戊烷的轉(zhuǎn)化率α(正戊烷)=_______；維持體系溫度不變，向體系中充入一定量的水蒸氣(水蒸氣在該條件下不參與反應(yīng))，再次平衡后正戊烷的轉(zhuǎn)化率將______(填“增大”“減小”或“不變”)，原因為_____________。

（2）一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中充入0.2molCH3CH=CH2和0.5molCH3CH3發(fā)生反應(yīng)CH3CH=CH2(g)+CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)+CH2=CH2(g) △H3；5min后達到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)剩余CH3CH=CH2的物質(zhì)的量為0.1mol。

①△H3=________。

②5min內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CH3CH3)=________。

③保持溫度不變，起始時向該密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CH3CH=CH2和CH3CH3，平衡后容器內(nèi)CH3CH3的體積分數(shù)為______(保留一位小數(shù))。

（3）將0.1molCH3CH3完全燃燒后的氣體通入100mL一定濃度的NaOH溶液中，并將所得溶液稀釋至1L。最終所得溶液中CO32-、HCO3-、H2CO3三者所占物質(zhì)的量分數(shù)隨原NaOH溶液濃度變化的關(guān)系如圖所示:

其中圖中表示原氫氧化鈉濃度為3mol.L-1的是_____(填“a”“b”“c”“d”或“e”)。

（4）以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，CH3CH3燃料電池的負極反應(yīng)式為_________。

Answer 1

【答案】 增大 充入水蒸氣擴大容器體積，相當(dāng)于減小壓強，所以平衡向正向移動 -151.5kJ/mol 0.01mol/(L·min) 33.3% d( CH3CH3+18OH--14e-=2CO32-+12H2O

【解析】（1）等溫、等壓條件下，氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，正戊烷的轉(zhuǎn)化率α(正戊烷)=。維持體系溫度不變，向體系中充入一定量的水蒸氣（水蒸氣在該條件下不參與反應(yīng)），容器體積增大，相當(dāng)于減小壓強，平衡正向移動，再次平衡后正戊烷的轉(zhuǎn)化率將增大。

（2）①根據(jù)蓋斯定律可得：△H3=△H2-△H1=-151.5 kJ/mol。

②容器內(nèi)剩余CH3CH=CH2的物質(zhì)的量為0.1 mol，則消耗CH3CH=CH2的物質(zhì)的量為0.1 mol，消耗CH3CH3的物質(zhì)量也為0.1 mol，5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CH3CH3)=0.1mol/(2L×5 min)= 0.01mol/(L·min)。

③達到平衡時CH3CH=CH2(g)、CH3CH3(g)、CH3CH2CH3(g)、CH2=CH2(g)的物質(zhì)的量分別為0.1mol、0.4mol、0.1mol、0.1mol，計算可得該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25，保持溫度不變，設(shè)向該密閉容器中充入CH3CH=CH2和CH3CH3各1mol，平衡后二者的物質(zhì)的量均為（1-x）mol，CH3CH2CH3(g)和CH2=CH2(g)的物質(zhì)的量均為x mol，帶入平衡常數(shù)表達式：(x/2)2/((1-x)/2)2=0.25，可得x=1/3。平衡后容器內(nèi)CH3CH3的體積分數(shù)為33.3%。

（3）將0.1 mol CH3CH3完全燃燒后的氣體通入100 mL 3mol/L的NaOH溶液中，所得溶液為Na2CO3和NaHCO3物質(zhì)的量之比為1:1的混合溶液，混合溶液顯堿性，CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度，所以CO32-的物質(zhì)的量比HCO3-略少，應(yīng)選d點。

（4）以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，CH3CH3染料電池的負極反應(yīng)式為CH3CH3+18OH--14e-=2CO32-+12H2O。