Question

10．（1）北京奧運會祥云火炬將中國傳統文化、奧運精神以及現代高科技融為一體．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．試回答下列問題：
①如圖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，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）△H=-2215kJ/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：
①已知：H₂O（g）═H₂O （l）△H₁=-Q₁kJ/mol
C₂H₅OH（g）═C₂H₅OH （l）△H₂=-Q₂kJ/mol
C₂H₅OH （g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-Q₃kJ/mol
若使23g液態無水酒精完全燃燒，并恢復到室溫，則整個過程中放出的熱量為1.5Q₁-0.5Q₂+0.5Q₃kJ．
②碳（s）在氧氣供應不充分時，生成CO同時還部分生成CO₂，因此無法通過實驗直接測得反應：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）的△H．但可設計實驗、利用蓋斯定律計算出該反應的△H，計算時需要測得的實驗數據有碳、一氧化碳的標準燃燒熱．

Answer 1

分析 （1）①根據反應物的總能量大于生成物的總能量，反應放熱，△H為“-“；
②由圖象分析得到生成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）①根據熱化學方程式，結合蓋斯定律計算得到乙醇燃燒的熱化學方程式，再根據反應中的熱量與物質的物質的量成正比來計算；
②設計實驗、利用蓋斯定律計算C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）的△H，需要知道碳和一氧化碳的燃燒熱才能計算得到．

解答 解：（1）①反應物的總能量大于生成物的總能量，反應放熱，△H為“-“；
故答案為：-；
②由圖象分析得到生成1mol水的焓變△H=-553.75KJ/mol，則反應的熱化學方程式為：C₃H₈（g）+5O₂（g）→3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ/mol；
故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）→3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ/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）①H₂O（g）═H₂O （l）△H₁=-Q₁kJ/mol   ①
C₂H₅OH（g）═C₂H₅OH （l）△H₂=-Q₂kJ/mol    ②
C₂H₅OH （g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-Q₃kJ/mol  ③
依據蓋斯定律：③-②+①×3得到：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-（3Q₁-Q₂+Q₃）kJ/mol，
若使23g液態無水酒精物質的量為0.5mol，完全燃燒，并恢復到室溫，則整個過程中放出的熱量為（1.5Q₁-0.5Q₂+0.5Q₃）kJ；
故答案為：1.5Q₁-0.5Q₂+0.5Q₃；
②設計實驗、利用蓋斯定律計算C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）的△H，需要知道碳和一氧化碳的燃燒熱才能計算得到；
故答案為：碳、一氧化碳的標準燃燒熱．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫方法，蓋斯定律的計算應用，掌握熱化學方程式的意義和蓋斯定律的應用是解題關鍵，題目難度中等．