Question

【題目】液化石油氣的主要成分為丙烷，在燃燒時能放出大量的熱，作為能源應用于人們的日常生產和生活。

已知：①C3H8（g）+5O2（g） 3CO2（g）+4H2O（l）△H1=-2219.9kJ/mol

②2COg）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566kJ/mol

(l)反應2C3H8（g）+7O2（g）═6CO（g）+8H2O（l）的△H=______．

(2)C3H8在不足量的氧氣里燃燒，生成CO和氣態水，以它們為原料制備甲醇的工業流程如下：

反應室1為一個容積為10 L的密閉容器，在850℃發生如下反應：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），CO(g)和H2O(g)濃度隨反應時間的變化如下圖所示：

0～4 min的平均反應速率v(CO2)= ___，該反應在850℃時的化學平衡常數K= ___.

(3)恒壓下，0.2 mol CO2與0.6 mol H2在催化劑作用下在反應室2（容器的容積可變）中發生反應生成甲醇：CO2（g）+3H2（g） CH3OH(g)+H2O(g) △H ,CO2的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①該反應的△H __ 0（填“<”或“>”）。

②壓強P1 __ p2（填“<”或“>”）。

③在P1、100℃條件下，反應達到平衡后再向容器中加入0.1 mol CO2和0.3 mol H2，反應重新達到平衡時，CO2的平衡轉化率____50%（填“<”“>”或“=”），CH3OH 的平衡體積分數____（填“增大”“不變”或“減小”）。

④將a點的平衡混合物通入1 L 0．15 mol/LNaOH溶液中，充分吸收后，所得溶液中的溶質除甲醇外，還有____，所得溶液中各離子的物質的量濃度由大到小的順序為________

Answer 1

【答案】-2741.8 kJ/mol 0.03mol/(Lmin) 1 < < = 不變 碳酸鈉和碳酸氫鈉 c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)

【解析】

(l)根據蓋斯定律進行計算；

（2）根據圖像可求出0～4 min的平均反應速率v(CO)，根據速率之比和系數成正比，可求出v(CO2)；利用三段式進行平衡常數的計算；

(3)①壓強不變，溫度升高，二氧化碳轉化率減小，平衡向吸熱反應方向移動；

②溫度不變，增大壓強，平衡右移，二氧化碳轉化率增大；

③同比例增加反應物，由于恒溫恒壓，所以平衡不動，據此規律進行判斷；

④根據CO2轉化率50%，可求出剩余的二氧化碳的量，根據二氧化碳與NaOH溶液中生成碳酸鈉和碳酸氫鈉規律，利用原子守恒求出碳酸鈉和碳酸氫鈉的量，同濃度的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液，碳酸鈉水解能力大于碳酸氫鈉，據此判斷混合液中離子濃度大小關系；

(l)①C3H8（g）+5O2（g） 3CO2（g）+4H2O（l）△H1=-2219.9kJ/mol

②2COg）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566kJ/mol；根據蓋斯定律：①×2-3×②：2C3H8（g）+7O2（g）═6CO（g）+8H2O （l） 的△H=-2219.9×2+3×566=-2741.8 kJ/mol；綜上所述，本題答案是：-2741.8 kJ/mol。

(2)0～4 min的平均反應速率v(CO2)= v(CO)=（0.20-0.08）/4 mol/(Lmin)=0.03mol/(Lmin)；在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H2O在850℃時發生如下反應：
CO（g）+ H2O（g） CO2（g）+ H2　（g）

起始量（mol/L） 0.2 0.3 0 0

變化量（mol/L） 0.12 0.12 0.12 0.12
平衡量（mol/L） 0.08 0.18 0.12 0.12
平衡常數K=0.12×0.12/0.08×0.18=1；

綜上所述，本題答案是：0.03mol/(Lmin)，1。

(3)①壓強不變，溫度升高，二氧化碳轉化率減小，平衡向吸熱反應方向移動，該反應的△H<0；綜上所述，本題答案是：<。

②溫度不變，增大壓強，平衡右移，二氧化碳轉化率增大，壓強P1 < P2；綜上所述，本題答案是：<。

③在P1、100℃條件下，反應達到平衡后再向容器中加入0.1 mol CO2和0.3 mol H2，與原平衡同比例增加反應物，由于恒溫恒壓，與原平衡等效，所以平衡不移動，反應重新達到平衡時，CO2的平衡轉化率等于50%；CH3OH 的平衡體積分數不變；綜上所述，本題答案是：=；不變；

④CO2（g）+3H2（g） CH3OH(g)+H2O(g)反應，CO2轉化率50%，則反應后剩余二氧化碳的量0.2-0.5×0.2=0.1mol，剩余氫氣的量為0.6-0.5×0.2×3=0.3mol；0.1mol二氧化碳與1 L 0．15 mol/LNaOH溶液中生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，設碳酸鈉有xmol，碳酸氫鈉有ymol，則：2x+y=0.15，x+y=0.1，x=0.05mol，y=0.05mol；因此所得溶液中的溶質除甲醇外，還有碳酸鈉和碳酸氫鈉；由此可知碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的濃度相等；同濃度的兩種溶液，碳酸根離子水解能力大于碳酸氫根離子水解能力，所以所得溶液中各離子的物質的量濃度由大到小的順序為：c(Na+)> c(HCO3-)>c(CO32-)> c(OH-)> c(H+)；綜上所述，本題答案是：碳酸鈉和碳酸氫鈉；c(Na+)> c(HCO3-)>c(CO32-)> c(OH-)> c(H+)。