Question

一定条件下正戊烷(CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃)易发生两种裂解反应:

I.CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃(g)CH₃CH=CH₂(g) + CH₃CH₃(g)   △H₁= +274. 2 kJ/mol；

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

（1）维持体系温度T不变，总压强p恒定时，体积为V₁ L的正戊烷发生裂解反应，一段时间平衡后气体体积变为V₂L，此时正戊烷的转化率α(正戊烷)=_______；维持体系温度不变，向体系中充入一定量的水蒸气(水蒸气在该条件下不参与反应)，再次平衡后正戊烷的转化率将______(填“增大”“减小” 或“不变”)，原因为_____________。

（2）一定温度下，向体积为2L的密闭容器中充入0.2 mol CH₃CH=CH₂ 和0.5 molCH₃CH₃发生反应CH₃CH=CH₂(g) +CH₃CH₃(g)CH₃CH₂CH₃(g)+CH₂=CH₂(g)   △H₃；5 min后达到平衡状态，容器内剩余CH₃CH=CH₂ 的物质的量为0.1mol。

①△H₃=________。

②5 min内，该反应的平均反应速率v(CH₃CH₃)=________。

③保持温度不变，起始时向该密闭容器中充入等物质的量的CH₃CH=CH₂ 和CH₃CH₃，平衡后容器内CH₃CH₃的体积分数为______(保留一位小数)。

（3）将0.1mol CH₃CH₃完全燃烧后的气体通入100mL一定浓度的NaOH 溶液中，并将所得溶液稀释至1L。最终所得溶液中CO₃^2-、HCO₃^-、H₂CO₃ 三者所占物质的量分数随原NaOH 溶液浓度变化的关系如图所示:

其中图中表示原氢氧化钠浓度为3 mol.L^-1的是_____(填“a”“b”“c”“d”或“e”)。

（4）以氢氧化钠溶液为电解质溶液，CH₃CH₃燃料电池的负极反应式为_________。

Answer

增大 充入水蒸气扩大容器体积，相当于减小压强，所以平衡向正向移动 -151.5kJ/mol 0.01mol/(L·min) 33.3% d( CH3CH3+18OH--14e-=2CO32-+12H2O

【解析】（1）等温、等压条件下，气体体积之比等于物质的量之比，正戊烷的转化率α(正戊烷)=。维持体系温度不变，向体系中充入一定量的水蒸气（水蒸气在该条件下不参与反应），容器体积增大，相当于减小压强，平衡正向移动，再次平衡后正戊烷的转化率将增大。

（2）①根据盖斯定律可得：△H3=△H2-△H1=-151.5 kJ/mol。

②容器内剩余CH3CH=CH2 的物质的量为0.1 mol，则消耗CH3CH=CH2 的物质的量为0.1 mol，消耗CH3CH3的物质量也为0.1 mol，5 min内该反应的平均反应速率v(CH3CH3)=0.1mol/(2L×5 min)= 0.01mol/(L·min)。

③达到平衡时CH3CH=CH2(g) 、CH3CH3(g)、CH3CH2CH3(g)、CH2=CH2(g)的物质的量分别为0.1mol、0.4mol、0.1mol、0.1mol，计算可得该温度下该反应的平衡常数K=0.25，保持温度不变，设向该密闭容器中充入CH3CH=CH2和CH3CH3各1mol，平衡后二者的物质的量均为（1-x）mol，CH3CH2CH3(g)和CH2=CH2(g)的物质的量均为x mol，带入平衡常数表达式：(x/2)2/((1-x)/2)2=0.25，可得x=1/3。平衡后容器内CH3CH3的体积分数为33.3%。

（3）将0.1 mol CH3CH3完全燃烧后的气体通入100 mL 3mol/L的NaOH溶液中，所得溶液为Na2CO3和NaHCO3物质的量之比为1:1的混合溶液，混合溶液显碱性，CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度，所以CO32-的物质的量比HCO3-略少，应选d点。

（4）以氢氧化钠溶液为电解质溶液，CH3CH3染料电池的负极反应式为CH3CH3+18OH--14e-=2CO32-+12H2O。