Question

15．丙烷、乙烯等有機(jī)物在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，回答下列問題：
（1）已知下圖1為各組物質(zhì)能量總和及相互間轉(zhuǎn)化的能量關(guān)系，寫出丙烷氣體（C₃H₈）分解得到石墨（C）和氫氣的熱化學(xué)方程式C₃H₈（g）═3C（石墨，s）+4H₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃．

（2）在兩個(gè)容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比[$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]充入H₂和CO₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）△H．CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率α（CO₂）與溫度的關(guān)系如圖2所示．
①此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，K的值為64．
②該反應(yīng)的△H＜（填“＞”“＜”或“=”）0，判斷的理由是溫度升高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．
③氫碳比：X＞（填“＞”“＜”或“=”）2.0．
④在氫碳比為2.0時(shí)，Q點(diǎn)v（逆）＜（填“＞”“＜”或“=”）P點(diǎn)的v（逆）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量變化示意圖可知，△H=△H₁-（△H₂+△H₃）；
（2）①2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g），所以平衡常數(shù)K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$；
由圖可知，P點(diǎn)平衡時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為0.5，氫碳比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，設(shè)起始時(shí)氫氣為2mol/L、二氧化碳為1mol/L，則二氧化碳濃度變化量為0.5mol/L，則：
               2CO₂（g）+6H₂ （g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）
起始濃度（mol/L）：1        2         0          0
變化濃度（mol/L）：0.5      1.5       0.25        1
平衡濃度（mol/L）：0.5      0.5       0.25        1
代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算K；
②升高溫度，向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)轉(zhuǎn)化率的變化來判斷該反應(yīng)是放熱還是吸熱，從而分析焓變；
③碳?xì)浔仍酱�，二氧化碳轉(zhuǎn)化率越大；
④在氫碳比為2.0時(shí)，P點(diǎn)達(dá)平衡，Q點(diǎn)未達(dá)平衡，此時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率比平衡時(shí)小，說明此時(shí)要繼續(xù)轉(zhuǎn)化更多的二氧化碳，反應(yīng)物濃度在減小，生成物濃度在增大，正反應(yīng)速率在減小，逆反應(yīng)速率在增大，所以此時(shí)逆反應(yīng)速率比平衡時(shí)逆反應(yīng)速率�。�

解答 解：（1）根據(jù)能量變化示意圖可知，丙烷氣體（C₃H₈）分解得到石墨（C）和氫氣的熱化學(xué)方程式為：C₃H₈（g）═3C（石墨，s）+4H₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃，
故答案為：C₃H₈（g）═3C（石墨，s）+4H₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃；
（2）①2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g），所以平衡常數(shù)K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$，
由圖可知，P點(diǎn)平衡時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為0.5，氫碳比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，設(shè)起始時(shí)氫氣為2mol/L、二氧化碳為1mol/L，則二氧化碳濃度變化量為0.5mol/L，則：
               2CO₂（g）+6H₂ （g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）
起始濃度（mol/L）：1        2         0          0
變化濃度（mol/L）：0.5    1.5       0.25        1
平衡濃度（mol/L）：0.5      0.5       0.25        1
代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$=$\frac{0.25×{1}^{4}}{0．{5}^{2}×0．{5}^{6}}$=64，
故答案為：$\frac{{c（{C_2}{H_4}）•{c^4}（{H_2}O）}}{{{c^2}（C{O_2}）•{c^6}（{H_2}）}}$；64；
②由圖可知，隨溫度升高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)越大，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，
故答案為：＜；溫度升高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③由圖象可知X的碳?xì)浔炔坏扔?，在相同條件下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大了，說明是增大了氫氣的量，提高二化碳的轉(zhuǎn)化率，即碳?xì)浔仍酱�，二氧化碳轉(zhuǎn)化率越大，
故答案為：＞；
④在氫碳比為2.0時(shí)，P點(diǎn)達(dá)平衡，Q點(diǎn)未達(dá)平衡，此時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率比平衡時(shí)小，說明此時(shí)要繼續(xù)轉(zhuǎn)化更多的二氧化碳，反應(yīng)物濃度在減小，生成物濃度在增大，正反應(yīng)速率在減小，逆反應(yīng)速率在增大，所以此時(shí)逆反應(yīng)速率比平衡時(shí)逆反應(yīng)速率小，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象等，側(cè)重考查對(duì)圖象的分析獲取信息能力，有一定難度．