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(fā)生反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）．反應(yīng)開始時可滑動的活塞的位置如圖1所示，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，活塞位置如圖2所示．則達(dá)到平衡時，A的轉(zhuǎn)化率為

90%

；該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)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(tài)水，放出熱量1558.3KJ．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

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

．
（2）利用該反應(yīng)設(shè)計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液做電解 質(zhì)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(fù)極的電極反應(yīng)式

C₂H₆+18OH^-→2CO₃^2-+12H₂O+14e^-

．
（3）有化學(xué)實驗裝置如圖3，石墨棒上的電極反應(yīng)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?yōu)?，若要使溶液恢復(fù)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(zhì)名稱），其質(zhì)量為

4g或6.2g

．

Answer 1

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

解答：解：Ⅰ依據(jù)圖1和圖2反應(yīng)開始和平衡后氣體體積之比在相同條件下等于物質(zhì)的量之比，假設(shè)反應(yīng)過程中消耗A的物質(zhì)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(zhuǎn)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(xué)平衡常數(shù)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(tài)水，放出熱量1558.3KJ，依據(jù)化學(xué)方程式的書寫，2mol乙烷燃燒放熱3116.6KJ，根據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的要求寫出熱化學(xué)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(zhì)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(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣再正極發(fā)生還原反應(yīng)，在強(qiáng)堿溶液中進(jìn)行，寫出總的化學(xué)方程式為
 2C₂H₆+7 O₂+8OH^-=4CO₃^2-+10H₂O，正極反應(yīng)容易寫出為7O₂+14H₂O+28e^-=28OH^-，用總反應(yīng)減去正極反應(yīng)，消去氧氣得到負(fù)極的電極反應(yīng)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(zhì)溶液中的氫氧根離子在陽極放電，電極反應(yīng)為4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-；陰極電極反應(yīng)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?yōu)?，若要使溶液恢復(fù)到起始濃度（忽略溶液體積的變化），反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑根據(jù)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(yīng)能生成硫酸銅0，05mol，水0.05mol的物質(zhì)，所以加入氧化銅或碳酸銅等，需要氧化銅的質(zhì)量=0.05mol×80g/mol=4g；需要碳酸銅的質(zhì)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(xué)平衡的基本計算，平衡常數(shù)的計算，熱化學(xué)方程式的書寫，原電池的原理應(yīng)用和電極反應(yīng)的書寫，電解池的判斷和計算，綜合性強(qiáng)，注意電解池圖中的信息應(yīng)用．