Question

10．（1）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，请在附图中的括号内填入“+”或“-”．
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：C₃H₈（g）+5O₂（g）→3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ/mol．
③二甲醚（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1：3．
（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1.5Q₁-0.5Q₂+0.5Q₃kJ．
②碳（s）在氧气供应不充分时，生成CO同时还部分生成CO₂，因此无法通过实验直接测得反应：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）的△H．但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的△H，计算时需要测得的实验数据有碳、一氧化碳的标准燃烧热．

Answer 1

分析 （1）①根据反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，△H为“-“；
②由图象分析得到生成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；
③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；
（2）①根据热化学方程式，结合盖斯定律计算得到乙醇燃烧的热化学方程式，再根据反应中的热量与物质的物质的量成正比来计算；
②设计实验、利用盖斯定律计算C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）的△H，需要知道碳和一氧化碳的燃烧热才能计算得到．

解答 解：（1）①反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，△H为“-“；
故答案为：-；
②由图象分析得到生成1mol水的焓变△H=-553.75KJ/mol，则反应的热化学方程式为：C₃H₈（g）+5O₂（g）→3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ/mol；
故答案为：C₃H₈（g）+5O₂（g）→3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ/mol；
③1mol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；                                                         
（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
依据盖斯定律：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（1.5Q₁-0.5Q₂+0.5Q₃）kJ；
故答案为：1.5Q₁-0.5Q₂+0.5Q₃；
②设计实验、利用盖斯定律计算C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）的△H，需要知道碳和一氧化碳的燃烧热才能计算得到；
故答案为：碳、一氧化碳的标准燃烧热．

点评 本题考查了热化学方程式的书写方法，盖斯定律的计算应用，掌握热化学方程式的意义和盖斯定律的应用是解题关键，题目难度中等．