Question

8．能源在国民经济中具有特别重要的战略地位．有人说能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转．

（1）①丙烷（C₃H₈）常用作运动会火炬的燃料，右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1（图中括号内“+”或“-”未标注），写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol．
②二甲醚（CH₃OCH₃）作为一种新型燃料，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1：3．
③汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设计下列反应除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g），已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据否；该反应是焓增，熵减的反应，根据△H-T•△S＞0，任何温度下均不能自发进行．
（2）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：
①反应A+B→C（△H＜0）分两步进行：①A+B→X（△H＞0），②X→C（△H＜0）．下列示意图2中，能正确表示总反应过程中能量变化的是d（填字母）．
②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0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

Answer 1

分析 （1）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；
③依据反应自发进行的条件是△H-T△S＜0分析判断；
（2）①根据物质具有的能量进行计算：△H=E（生成物的总能量）-E（反应物的总能量），当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应吸热，以此解答该题
②依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式，23态无水酒精物质的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol，结合热化学方程式的意义来回答．

解答 解：（1）①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；
②1mol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；
③2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知该反应的△H＞0，反应是焓变增大，熵变减小的反应，△H＞0，△S＜0，则△H-T△S＞0，反应任何温度下都不能自发进行；
故答案为：否；该反应是焓增，熵减的反应，根据△H-T•△S＞0，任何温度下均不能自发进行；
（2）①由反应 A+B→C（△H＜0）分两步进行 ①A+B→X （△H＞0）②X→C（△H＜0）可以看出，A+B→C（△H＜0）是放热反应，A和B的能量之和大于C，由①A+B→X （△H＞0）可知这步反应是吸热反应，X→C（△H＜0）是放热反应，故X的能量大于A+B；A+B的能量大于C；X 的能量大于C，图象d符合，
故选d．
②a、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
依据盖斯定律计算c-3a+b得到，C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol，23态无水酒精物质的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol完全燃烧，生成气态CO₂和液态H₂O的热化学方程式为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol；
故答案为：0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

点评 本题考查了化学反应与能量、物质稳定性的判断，题目难度中等，注意把握盖斯定律的含义及其应用方法．