Question

（2009?濰坊一模）I．如圖1所示，將2molA氣體和1molB氣體充入一容積可變的密閉容器中．發生反應：2A（g）+B（g）?2C（g）．反應開始時可滑動的活塞的位置如圖1所示，當反應達到平衡時，活塞位置如圖2所示．則達到平衡時，A的轉化率為

90%

；該條件下反應的平衡常數為

56.7L?mol^-1

．
Ⅱ．（1）已知298K時，1molC₂H₆在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態水，放出熱量1558.3KJ．寫出該反應的化學方程式

2C₂H₆（g）+7O₂（g）=4CO₂（g）+6H₂O（l）△H=-3116.6KJ?mol^-1

．
（2）利用該反應設計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液做電解 質溶液，用多孔石墨做電極，在電極上分別充入乙烷和氧氣．寫出負極的電極反應式

C₂H₆+18OH^-→2CO₃^2-+12H₂O+14e^-

．
（3）有化學實驗裝置如圖3，石墨棒上的電極反應式為

4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-

；如果起始時盛有1000mLpH=5的硫酸銅溶液（25℃）（CuSO₄ 足量），一段時間后溶液的pH變為1，若要使溶液恢復到起始濃度（忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入

氧化銅或碳酸銅

（填物質名稱），其質量為

4g或6.2g

．

Answer 1

分析：Ⅰ依據化學平衡的三段式列式計算，注意應用恒壓容器反應前后的體積比等于物質的量之比；求的平衡濃度列式計算平衡常數；
Ⅱ（1）依據書寫熱化學方程式的原則和要求寫出；
（2）根據化學反應方程式中化合價的變化可知乙烷失電子發生氧化反應，氧氣得電子發生還原反應，依據原電池的基本原理結合電解質溶液，先寫出氧氣發生的電極反應，依據電子守恒，再用總化學方程式減去氧氣發生的電極反應寫出電極反應；
（3）根據圖示判斷為電解池，依據電子流向判斷出電源正負極和電池的電極名稱，依據電解原理書寫和計算；

解答：解：Ⅰ依據圖1和圖2反應開始和平衡后氣體體積之比在相同條件下等于物質的量之比，假設反應過程中消耗A的物質的量為x，列式計算
                   2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol）      2       1       0  
變化量（mol）      x      0.5x      x
平衡量（mol）    2-x     1-0.5x     x
得到 （ 2-x+1-0.5x+x）：（2+1）=7：10
求的x=1.8mol
A的轉化率=

1.8

2

×100%=90%
平衡時ABC的濃度為
[A]=

(2-1.8)mol

7L

=

2

7

mol/L
[B]=

(1-0.5×1.8)mol

7L

=

0.1

7

mol/L
[C]=

1.8mol

7L

=

1.8

7

mol/L
則化學平衡常數K=

[C]2

[A]2[B]

=

( 1.8 7 )2

( 2 7 )2× 0.1 7

=56.7L?mol^-1
故答案為：90%；56.7L?mol^-1；
Ⅱ（1）1molC₂H₆在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態水，放出熱量1558.3KJ，依據化學方程式的書寫，2mol乙烷燃燒放熱3116.6KJ，根據書寫熱化學方程式的要求寫出熱化學方程式為：
2C₂H₆（g）+7 O₂（g）=4CO₂（g）+6H₂O （l）△H=-3116.6KJ?mol^-1
（2）用氫氧化鉀溶液做電解質溶液，用多孔石墨做電極，在電極上分別充入乙烷和氧氣，乙烷在負極發生氧化反應，氧氣再正極發生還原反應，在強堿溶液中進行，寫出總的化學方程式為
 2C₂H₆+7 O₂+8OH^-=4CO₃^2-+10H₂O，正極反應容易寫出為7O₂+14H₂O+28e^-=28OH^-，用總反應減去正極反應，消去氧氣得到負極的電極反應式為C₂H₆+18 OH^-→2CO₃^2-+12H₂O+14e^-
（3）裝置中的電子流向判斷石墨為陽極，鐵為陰極，電解質溶液中的氫氧根離子在陽極放電，電極反應為4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-；陰極電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu
起始時盛有1000mLpH=5的硫酸銅溶液（25℃）（CuSO₄ 足量），一段時間后溶液的pH變為1，若要使溶液恢復到起始濃度（忽略溶液體積的變化），反應的化學方程式為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑根據PH的變化可知生成的硫酸近似為0.05mol，消耗硫酸銅0，05mol，消耗水0.05mol，所以需要加入與硫酸反應能生成硫酸銅0，05mol，水0.05mol的物質，所以加入氧化銅或碳酸銅等，需要氧化銅的質量=0.05mol×80g/mol=4g；需要碳酸銅的質量=0.05mol×124g/mol=6.2g；
故答案為：（1）2C₂H₆（g）+7 O₂（g）=4CO₂（g）+6H₂O （l）△H=-3116.6KJ?mol^-1
（2）C₂H₆+18 OH^-→2CO₃^2-+12H₂O+14e^-
（3）4 OH^-→2 H₂O+O₂↑+4e^-氧化銅 4g[或碳酸銅 6.2g]

點評：本題考查了化學平衡的基本計算，平衡常數的計算，熱化學方程式的書寫，原電池的原理應用和電極反應的書寫，電解池的判斷和計算，綜合性強，注意電解池圖中的信息應用．