Question

（1）蓋斯定律認(rèn)為：不管化學(xué)過程是一步完成或分?jǐn)?shù)步完成，整個(gè)過程的總
熱效應(yīng)相同．試運(yùn)用蓋斯定律回答下列問題：
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液態(tài)無水酒精完全燃燒，并恢復(fù)到室溫，則整個(gè)過程中放出的熱量為

0.5Q₁-0.5Q₂+1.5Q₃

kJ．
（2）北京奧運(yùn)會(huì)祥云火炬將中國(guó)傳統(tǒng)文化、奧運(yùn)精神以及現(xiàn)代高科技融為一體．火炬內(nèi)熊熊大火來源于丙烷的燃燒，丙烷是一種優(yōu)良的燃料．試回答下列問題：
①如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，請(qǐng)寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式

C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；△H₁=-2215.0 kJ/mol

．
②近年來已經(jīng)研制出丙烷燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：

C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O

．
③某金屬的相對(duì)原子質(zhì)量為52.00，用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時(shí)，陽極每放出 3360ml（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氧氣體，陰極析出金屬 10.4g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價(jià)為

+3

，在該實(shí)驗(yàn)中，若不考慮能量的損失，電池中消耗丙烷的質(zhì)量最少是

1.32

g（結(jié)果精確至0.01g）．?
④二甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型燃料，應(yīng)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(zhì)的量之比為

1：3

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到熱化學(xué)方程式；
（2）①分析圖象得到生成1mol水的焓變△H=-553.75KJ/mol；依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，注意物質(zhì)聚集狀態(tài)，對(duì)應(yīng)量下的焓變；
②丙烷燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣再正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，注意電解質(zhì)溶液為堿溶液的環(huán)境；
③依據(jù)電解過程中電極反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒，計(jì)算氧氣和金屬的計(jì)算關(guān)系得到；做為電池電極溶液整個(gè)電路中電子轉(zhuǎn)移守恒得到丙烷物質(zhì)的量，結(jié)合摩爾質(zhì)量計(jì)算質(zhì)量；
④依據(jù)熱化學(xué)方程式結(jié)合混合氣體物質(zhì)的量和放熱列式計(jì)算得到二甲醚和丙烷物質(zhì)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．
依據(jù)蓋斯定律：①-②+3×③得到：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）；△H₁=-（Q₁-Q₂+3Q₃）kJ/mol，
若使23g液態(tài)無水酒精物質(zhì)的量為0.5mol，完全燃燒，并恢復(fù)到室溫，則整個(gè)過程中放出的熱量為（0.5Q₁-0.5Q₂+1.5Q₃ ）KJ，
故答案為：0.5Q₁-0.5Q₂+1.5Q₃；
（2）①圖象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，反應(yīng)放熱△H=-553.75KJ/mol，則寫出的熱化學(xué)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；
②丙烷燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，燃料丙烷在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O，
故答案為：C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O；
③某金屬的相對(duì)原子質(zhì)量為52.00，用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時(shí)，陽極每放出 3L360ml（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氧氣物質(zhì)的量=

3.36

22.4L/mol

=0.15mol，陰極析出金屬 10.4g，物質(zhì)的量=

10.4g

52g/mol

=0.2mol；依據(jù)電子守恒，結(jié)合電極反應(yīng)得到：陽極極反應(yīng)：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極電極反應(yīng)：M^x++xe^-=M；依據(jù)電子守恒得到，
    xO₂～4xe^-～4M
  x      4x     4
0.15mol 0.6mol  0.2mol
x=3；
依據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；1molC₃H₈（g）反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移20mol，轉(zhuǎn)移0.6mol電子消耗丙烷為0.03mol；電池中消耗丙烷的質(zhì)量=0.03mol×44g/mol=1.32g；
故答案為：+3；1.32；
④1mol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(shè)1mol混合氣體中二甲醚物質(zhì)的量x，丙烷物質(zhì)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(jì)算得到x=0.75，則混合丙烷物質(zhì)的量為0.25mol，則混合氣體中丙烷和二甲醚物質(zhì)的量之比=0.25：0.75=1：3，故答案為：1：3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式的知識(shí)分析，熱化學(xué)方程式的計(jì)算，蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，電極原理的電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，電極反應(yīng)書寫方法，電極反應(yīng)計(jì)算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．