Question

8．能源在國民經(jīng)濟中具有特別重要的戰(zhàn)略地位．有人說能源相當于城市的血液，它驅動著城市的運轉．

（1）①丙烷（C₃H₈）常用作運動會火炬的燃料，右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1（圖中括號內“+”或“-”未標注），寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學方程式：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol．
②二甲醚（CH₃OCH₃）作為一種新型燃料，應用前景廣闊．1mol二甲醚完全燃燒生成CO₂和液態(tài)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(tài)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．
③汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設計下列反應除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g），已知該反應的△H＞0，簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù)否；該反應是焓增，熵減的反應，根據(jù)△H-T•△S＞0，任何溫度下均不能自發(fā)進行．
（2）蓋斯定律認為：不管化學過程是一步完成或分數(shù)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反應A+B→C（△H＜0）分兩步進行：①A+B→X（△H＞0），②X→C（△H＜0）．下列示意圖2中，能正確表示總反應過程中能量變化的是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液態(tài)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0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

Answer 1

分析 （1）①分析圖象得到生成1mol水的焓變△H=-553.75KJ/mol，依據(jù)熱化學方程式書寫方法寫出，注意物質聚集狀態(tài)，對應量下的焓變；
②依據(jù)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；
③依據(jù)反應自發(fā)進行的條件是△H-T△S＜0分析判斷；
（2）①根據(jù)物質具有的能量進行計算：△H=E（生成物的總能量）-E（反應物的總能量），當反應物的總能量大于生成物的總能量時，反應放熱，當反應物的總能量小于生成物的總能量時，反應吸熱，以此解答該題
②依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式，23態(tài)無水酒精物質的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol，結合熱化學方程式的意義來回答．

解答 解：（1）①丙烷完全燃燒生成CO₂和1mol H₂O（l）過程中的能量變化圖，反應放熱△H=-553.75KJ/mol；則寫出的熱化學方程式為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol，故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol；
②1mol二甲醚完全燃燒生成CO₂和液態(tài)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(tài)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(jù)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；
③2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應的△H＞0，反應是焓變增大，熵變減小的反應，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應任何溫度下都不能自發(fā)進行；
故答案為：否；該反應是焓增，熵減的反應，根據(jù)△H-T•△S＞0，任何溫度下均不能自發(fā)進行；
（2）①由反應 A+B→C（△H＜0）分兩步進行 ①A+B→X （△H＞0）②X→C（△H＜0）可以看出，A+B→C（△H＜0）是放熱反應，A和B的能量之和大于C，由①A+B→X （△H＞0）可知這步反應是吸熱反應，X→C（△H＜0）是放熱反應，故X的能量大于A+B；A+B的能量大于C；X 的能量大于C，圖象d符合，
故選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
依據(jù)蓋斯定律計算c-3a+b得到，C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol，23態(tài)無水酒精物質的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol完全燃燒，生成氣態(tài)CO₂和液態(tài)H₂O的熱化學方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol；
故答案為：0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

點評 本題考查了化學反應與能量、物質穩(wěn)定性的判斷，題目難度中等，注意把握蓋斯定律的含義及其應用方法．