Question

19．（1）廣州亞運會“潮流”火炬內熊熊大火來源于丙烷的燃燒，丙烷是一種優良的燃料．
①如圖是一定量丙烷（C₃H₈）完全燃燒生成CO₂和1mol H₂O（l）過程中的能量變化圖，請在附圖中的括號內填入“+”或“-”．
②寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學方程式：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol．
③二甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型燃料，應用前景廣闊．1mol二甲醚完全燃燒生成CO₂和液態水放出1455kJ熱量．若1mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO₂和液態水共放出1645kJ熱量，則混合氣體中，丙烷和二甲醚的物質的量之比為1：3．
（2）蓋斯定律認為：不管化學過程是一步完成或分數步完成，整個過程的總熱效應相同．試運用蓋斯定律回答下列問題：
已知：H₂O（g）=H₂O（l）△H₁=-Q₁ kJ/mol   C₂H₅OH（g）=C₂H₅OH （l）△H₂=-Q₂ kJ/mol
C₂H₅OH （g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-Q₃ kJ/mol
若使23g液態無水酒精（C₂H₅OH）完全燃燒，并恢復到室溫，則整個過程中放出的熱量為0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）kJ．

Answer 1

分析 （1）①丙烷燃燒反應是放熱的，所以△H＜0；
②分析圖象得到生成1mol水的焓變△H=-553.75KJ/mol，依據熱化學方程式書寫方法寫出，注意物質聚集狀態，對應量下的焓變；
③依據熱化學方程式結合混合氣體物質的量和放熱列式計算得到二甲醚和丙烷物質的量之比；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式，23態無水酒精物質的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol，結合熱化學方程式的意義來回答．

解答 解：（1）①圖象是一定量丙烷完全燃燒生成CO₂和1mol H₂O（l）過程中的能量變化圖，丙烷燃燒反應是放熱的，所以△H=-553.75KJ/mol；故答案為：-；
②丙烷完全燃燒生成CO₂和1mol H₂O（l）過程中的能量變化圖，反應放熱△H=-553.75KJ/mol；則寫出的熱化學方程式為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol，故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol；
③1mol二甲醚完全燃燒生成CO₂和液態水放出1455kJ熱量．若1mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO₂和液態水共放出1645kJ熱量，
設1mol混合氣體中二甲醚物質的量x，丙烷物質的量為1-x，C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；△H₁=-2215.0 kJ/mol，得到丙烷燃燒放熱（1-x）2215KJ；依據條件得到：1645KJ-1455xKJ=（1-x）2215KJ，計算得到x=0.75，則混合丙烷物質的量為0.25mol，則混合氣體中丙烷和二甲醚物質的量之比=0.25：0.75=1：3，故答案為：1：3；
（2）①a、H₂O（g）═H₂O（l）△H₁=-Q₁ kJ/mol
b、C₂H₅OH（g）═C₂H₅OH（l）△H₂=-Q₂ kJ/mol
c、C₂H₅OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-Q₃ kJ/mol
依據蓋斯定律計算c-3a+b得到，C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol，23態無水酒精物質的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol完全燃燒，生成氣態CO₂和液態H₂O的熱化學方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol；
故答案為：0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

點評 本題考查了化學反應與能量、物質穩定性的判斷，題目難度中等，注意把握蓋斯定律的含義及其應用方法．