Question

18．丙烷是液化石油氣的主要成分，在燃燒時(shí)能放出大量的熱，作為能源廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和日常生活中．
（1）已知：①2C₃H₈（g）+7O₂（g）═6CO（g）+8H₂O（l）△H=-2 741.8kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
則反應(yīng)C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=-2219.9 kJ•mol^-1．
（2）某課外活動(dòng)小組為了探究在相同溫度下反應(yīng)過程中能量變化與化學(xué)平衡的關(guān)系，將C₃H₈不完全燃燒的產(chǎn)物CO和H₂O（g），通入到體積均為1L的A、B兩個(gè)密閉容器中，在相同溫度下均發(fā)生如下可逆反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器 編號	起始時(shí)各物質(zhì) 的物質(zhì)的量/mol				達(dá)到平衡 的時(shí)間/min	達(dá)到平衡時(shí) 體系能量的 變化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
A	1.5	1.9	0	0	ta	放出熱量：36.9
B	3	3.8	0	0	tb	放出熱量：Q

請回答下列問題：
①0～t_a時(shí)刻，容器A中CO的平均反應(yīng)速率為$\frac{0.9}{{t}_{a}}$ mol•L^-1•min^-1，化學(xué)平衡常數(shù)K_a=1.35；若容器B中反應(yīng)的平衡常數(shù)為K_b，則該溫度下K_a等于（填“大于”“小于”或“等于”）K_b．
②某同學(xué)為了研究反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響，測得逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：通過研究圖象發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)在t₁、t₃、t₇時(shí)都達(dá)到了平衡，而t₂、t₈時(shí)都改變了一種條件，它們改變的條件分別是t₂升高溫度（或增大CO₂的濃度或增大H₂的濃度），t₈使用催化劑或加壓（減小容器的體積）．
③測得在容器A中反應(yīng)進(jìn)行到t min時(shí)，混合氣體中CO₂的物質(zhì)的量為0.3mol，若用150mL 3mol•L^-1的NaOH溶液將其完全吸收，則所得溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（3）CO₂溶于水生成H₂CO₃，已知：常溫下，H₂CO₃和HClO的電離常數(shù)如下：
H₂CO₃?H⁺+HCO${\;}_{3}^{-}$ Ka₁=4.2×10^-7 mol•L^-1
HCO${\;}_{3}^{-}$?H⁺+CO${\;}_{3}^{2-}$　Ka₂=5.6×10^-11 mol•L^-1
HClO?H⁺+ClO^-　K_a=4.7×10^-8 mol•L^-1
請寫出氯氣和碳酸鈉在物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═Cl^-+HClO+HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此計(jì)算△H；
（2）①根據(jù)公式v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算求解，化學(xué)平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積，平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)；
②在t₂時(shí)刻，v_逆突然增大且平衡逆向移動(dòng)，故可能的原因是升高反應(yīng)溫度或增加產(chǎn)物CO₂或H₂的濃度等；t₈時(shí)刻v_逆突然增大但原平衡沒有移動(dòng)，故改變的條件是使用催化劑或加壓，縮小容器體積；
③反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的Na₂CO₃和NaHCO₃，碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉的水解程度，所以碳酸氫根離子的濃度大于碳酸根離子的濃度，由此分析解答；
（3）利用電離常數(shù)可知酸性：H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，然后應(yīng)用強(qiáng)酸制弱酸，而氯氣與Na₂CO₃以物質(zhì)的量1：1進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)原理為氯氣與水反應(yīng)生成的HCl與Na₂CO₃作用生成NaHCO₃與NaCl，由此分析解答．

解答 解：（1）已知：①2C₃H₈（g）+7O₂（g）=6CO（g）+8H₂O（l）△H₁=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，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，
故答案為：-2219.9；
（2）①利用熱化學(xué)方程式可知，放出36.9 kJ的熱量時(shí)消耗n（CO）=$\frac{36.9}{41}$=0.9 mol，故0～t_a，容器A中v（CO）=$\frac{0.9}{1×{t}_{a}}$=$\frac{0.9}{{t}_{a}}$ mol•L^-1•min^-1；化學(xué)平衡常數(shù)K_a=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.9×0.9}{0.6×1.0}$=1.35；因A、B容器反應(yīng)溫度相同，故反應(yīng)的平衡常數(shù)相等，
故答案為：$\frac{0.9}{{t}_{a}}$；1.35；等于；
②在t₂時(shí)刻，v_逆突然增大且平衡逆向移動(dòng)，故可能的原因是升高反應(yīng)溫度或增加產(chǎn)物CO₂或H₂的濃度等；t₈時(shí)刻v_逆突然增大但原平衡沒有移動(dòng)，故改變的條件是使用催化劑或加壓，縮小容器體積，
故答案為：升高溫度（或增大CO₂的濃度或增大H₂的濃度）；使用催化劑或加壓（減小容器的體積）；
③反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的Na₂CO₃和NaHCO₃，溶液中Na⁺濃度最大，因CO₃^2-水解程度大于HCO₃-，引起c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）且溶液呈堿性，所以離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（3）利用電離常數(shù)可知酸性：H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，故氯氣與Na₂CO₃以物質(zhì)的量1：1進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)原理為氯氣與水反應(yīng)生成的HCl與Na₂CO₃作用生成NaHCO₃與NaCl，HClO與NaHCO₃不能發(fā)生反應(yīng)，故反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+CO₃^2-+H₂O═Cl^-+HClO+HCO₃^-，故答案為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═Cl^-+HClO+HCO₃^-．

點(diǎn)評 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、求化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、影響化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素和離子濃度大小的比較，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．