Question

（1）盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分数步完成，整个过程的总
热效应相同．试运用盖斯定律回答下列问题：
已知：C₂H₅OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）；△H₁=-Q₁ kJ/mol，
C₂H₅OH（g）=C₂H₅OH（l）；△H₂=-Q₂ kJ/mol，H₂O（g）=H₂O（l）；△H₃=-Q₃ kJ/mol．若使23g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为______kJ．
（2）北京奥运会祥云火炬将中国传统文化、奥运精神以及现代高科技融为一体．火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料．试回答下列问题：
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO₂和1mol H₂O（l）过程中的能量变化图，请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式______．
②近年来已经研制出丙烷燃料电池，该电池的电解质溶液为KOH溶液，写出该电池负极的电极反应式：______．
③某金属的相对原子质量为52.00，用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出 3360ml（标准状况）氧气体，阴极析出金属 10.4g，在该含氧酸盐中金属的化合价为______，在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗丙烷的质量最少是______g（结果精确至0.01g）．?
④二甲醚（CH₃OCH₃）是一种新型燃料，应用前景广阔．1mol二甲醚完全燃烧生成CO₂和液态水放出1455kJ热量．若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO₂和液态水共放出1645kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据热化学方程式，结合盖斯定律计算得到热化学方程式；
（2）①分析图象得到生成1mol水的焓变△H=-553.75KJ/mol；依据热化学方程式书写方法写出，注意物质聚集状态，对应量下的焓变；
②丙烷燃料电池，该电池的电解质溶液为KOH溶液，燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气再正极得到电子发生还原反应，注意电解质溶液为碱溶液的环境；
③依据电解过程中电极反应中电子转移守恒，计算氧气和金属的计算关系得到；做为电池电极溶液整个电路中电子转移守恒得到丙烷物质的量，结合摩尔质量计算质量；
④依据热化学方程式结合混合气体物质的量和放热列式计算得到二甲醚和丙烷物质的量之比．
解答：解：（1）①C₂H₅OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）；△H₁=-Q₁ kJ/mol，
②C₂H₅OH（g）=C₂H₅OH（l）；△H₂=-Q₂ kJ/mol，
③H₂O（g）=H₂O（l）；△H₃=-Q₃ kJ/mol．
依据盖斯定律：①-②+3×③得到：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）；△H₁=-（Q₁-Q₂+3Q₃）kJ/mol，
若使23g液态无水酒精物质的量为0.5mol，完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为（0.5Q₁-0.5Q₂+1.5Q₃ ）KJ，
故答案为：0.5Q₁-0.5Q₂+1.5Q₃；
（2）①图象是一定量丙烷完全燃烧生成CO₂和1mol H₂O（l）过程中的能量变化图，反应放热△H=-553.75KJ/mol，则写出的热化学方程式为：
C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；△H₁=-2215.0 kJ/mol，
故答案为：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；△H₁=-2215.0 kJ/mol；
②丙烷燃料电池，该电池的电解质溶液为KOH溶液，燃料丙烷在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O，
故答案为：C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O；
③某金属的相对原子质量为52.00，用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出 3L360ml（标准状况）氧气物质的量==0.15mol，阴极析出金属 10.4g，物质的量==0.2mol；依据电子守恒，结合电极反应得到：阳极极反应：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极电极反应：M^x++xe^-=M；依据电子守恒得到，
    xO₂～4xe^-～4M
  x      4x     4
0.15mol 0.6mol  0.2mol
x=3；
依据电子转移守恒可知，C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；1molC₃H₈（g）反应电子转移20mol，转移0.6mol电子消耗丙烷为0.03mol；电池中消耗丙烷的质量=0.03mol×44g/mol=1.32g；
故答案为：+3；1.32；
④1mol二甲醚完全燃烧生成CO₂和液态水放出1455kJ热量．若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO₂和液态水共放出1645kJ热量，设1mol混合气体中二甲醚物质的量x，丙烷物质的量为1-x，C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；△H₁=-2215.0 kJ/mol，得到丙烷燃烧放热（1-x）2215KJ；依据条件得到：1645KJ-1455xKJ=（1-x）2215KJ，计算得到x=0.75，则混合丙烷物质的量为0.25mol，则混合气体中丙烷和二甲醚物质的量之比=0.25：0.75=1：3，故答案为：1：3．
点评：本题考查了热化学方程式的知识分析，热化学方程式的计算，盖斯定律的计算应用，电极原理的电子守恒的计算应用，电极反应书写方法，电极反应计算应用是解题关键，题目难度中等．