Question

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

Ⅰ.CH3CH2CH2 CH2CH3 (g)CH3CH===CH2(g)＋CH3 CH3 (g) ΔH1＝＋274.2 kJ·mol－1

Ⅱ.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2===CH2(g) ΔH2＝＋122.7 kJ·mol -1

回答下列問題：

（1）在恒溫恒壓的密閉容器中，充入一定量的正戊烷發生裂解反應，起始時容器體積為 a L，一段時間反應達到平衡后容器體積變為 b L，此時正戊烷的轉化率 α(正戊烷)＝_________；向反應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)，再次平衡后正戊烷的轉化率將_____(填“增大”“減小”或“不變”)，原因為_______________。

（2）溫度為 T ℃時，往壓強恒為 100 kPa 的密閉容器中充入 1 mol·L－1 CH3CH=CH2和 2 mol·L－1 CH3CH3發生反應：CH3CH===CH2(g)＋CH3CH3(g) CH3CH2CH3(g)＋CH2===CH2(g)ΔH3。測得 CH3CH2CH3 的物質的量濃度隨時間 t 的變化如圖中曲線Ⅰ所示。

①ΔH3＝_____。

②該反應的平衡常數 Kp＝_____。(Kp 為以分壓表示的平衡常數，分壓＝總壓×物質的量分數，計算結果 保留 2 位小數)。

③若在 1 min 時，改變某一反應條件，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ，則改變的條件為_____。

（3）將 0.1 mol CH3CH3完全燃燒后的氣體通入 100 mL 3 mol·L－1的 NaOH 溶液中，充分反應后所得溶液中離子濃度的大小順序為_____。

（4）以稀硫酸為電解質溶液，CH3CH3 燃料電池的負極反應式為_____。

Answer 1

【答案】 增大 充入水蒸氣擴大容器體積，相當于減壓，所以平衡正向移動 -151.5 kJ·mol－1 0.17 加入高效催化劑 c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c(H+)

【解析】

（1）根據正戊烷發生的兩種裂解反應的方程式，1L正戊烷裂解生成2L氣體，若1L正戊烷完全裂解，體積增大1L。向反應體系中充入一定量的水蒸氣，體積增大，相當于減壓；

（2）①根據蓋斯定律計算CH3CH==CH2(g)＋CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2==CH2(g)的焓變；

②利用“三段式”計算平衡常數；

③1 min 時，改變某一反應條件，反應速率加快，平衡沒有移動；

（3）0.1 mol CH3CH3完全燃燒生成0.2mol二氧化碳氣體，通入 100 mL 3 mol·L－1的 NaOH 溶液中，根據碳元素、鈉元素守恒，可知生成0.1mol Na2CO3、0.1 mol NaHCO3；

（4）以稀硫酸為電解質溶液， CH3CH3在負極失電子生成二氧化碳氣體。

（1）根據正戊烷發生的兩種裂解反應的方程式，1 L正戊烷裂解能生成2 L氣體，若1L正戊烷裂解，體積增大1 L；體積為 a L的正戊烷達到平衡后容器體積變為 b L，體積增大(b-a)L，則分解的正戊烷的體積為(b-a)L，正戊烷的轉化率 α(正戊烷)＝；向反應體系中充入一定量的水蒸氣，體積增大，相當于減壓，平衡正向移動，正戊烷的轉化率增大；

（2）①Ⅰ.CH3CH2CH2 CH2CH3 (g)CH3CH=CH2(g)＋CH3 CH3 (g) ΔH1＝＋274.2 kJ·mol－1；

Ⅱ.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2=CH2(g) ΔH2＝＋122.7 kJ·mol -1；

根據蓋斯定律Ⅱ－Ⅰ得CH3CH=CH2(g)＋CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2=CH2(g) ΔH3=＋122.7 kJ·mol -1－274.2 kJ·mol－1= －151.5 kJ·mol－1；

②

Kp＝==0.17

③1 min 時，改變某一反應條件，反應速率加快，平衡沒有移動，所以改變的條件是加入高效催化劑；

（3）0.1 mol CH3CH3完全燃燒生成0.2 mol CO2氣體，通入 100 mL 3 mol·L－1的 NaOH 溶液中，根據碳元素、鈉元素守恒，可知生成0.1 mol Na2CO3、0.1mol NaHCO3，碳酸鈉水解程度大于碳酸氫鈉，所以溶液中離子濃度的大小順序為c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c(H+)；

（4）以稀硫酸為電解質溶液， CH3CH3在負極失電子生成二氧化碳氣體，負極反應式是。