Question

4．北京奥运会祥云火炬将中国传统文化、奥运精神及现代科技融为一体，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1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，（图中的括号内填入“+”或“-”）．
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）甲醇是一种清洁燃料，甲醇的燃烧热为726.51kJ/mol，若1mol甲醇和丙烷的混合物完全燃烧生成CO₂和液态水共放出热量2498.4KJ，则混合物中甲醇和丙烷的物质的量之比为1：4．
（3）已知稀溶液中，1molH₂SO₄与NaOH溶液恰好完全反应时，放出114.6 kJ热量，写出表示H₂SO₄与NaOH反应的中和热的热化学方程式NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol．
（4）已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P-P：akJ•mol^-1、P-O：bkJ•mol^-1、P=O：ckJ•mol^-1、O=O：dkJ•mol^-1．根据如图2所示的分子结构和有关数据估算反应：P₄（s）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）的△H=kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 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甲醇和丙烷的物质的量之比；
（3）根据中和热的概念：稀的强酸和强碱反应生成1mol水所放出的热量求出中和热以及中和热的热化学方程式；
（4）反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，据此计算判断．注意每摩尔P₄中含有6molP-P键．

解答 解：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，丙烷燃烧反应放热△H=-553.75KJ/mol；
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）若1mol甲醇和丙烷的混合物完全燃烧生成CO₂和液态水共放出热量2498.4KJ，设1mol混合气体中甲醇物质的量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：2498.4KJ-726.51xKJ=（1-x）2215KJ，计算得到x=0.2，则混合丙烷物质的量为0.8mol，则混合气体中丙烷和二甲醚物质的量之比=0.2：0.8=1：4，故答案为：1：4；
（3）1mol H₂SO₄溶液与足量 NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，即生成2mol水放出114.6kJ的热量，反应的反应热为-114.6kJ/mol，
中和热为-57.3kJ/mol，则中和热的热化学方程式：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol，
故答案为：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol；
（4）各化学键键能为P-P a kJ•mol^-1、P-O b kJ•mol^-1、P=O c kJ•mol^-1、O=O d kJ•mol^-1，
反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，
所以反应P₄+5O₂=P₄O₁₀的反应热△H=6akJ•mol^-1+5dkJ•mol^-1-（4ckJ•mol^-1+12bkJ•mol^-1）=（6a+5d-4c-12b）kJ•mol^-1，答：△H为（6a+5d-12b-4c）kJ•mol^-1．

点评 本题考查反应热与化学键键能的关系，难度中等，注意从物质能量、键能理解反应热．