Question

（1）蓋斯定律認為：不管化學過程是一步完成或分數步完成，整個過程的總
熱效應相同．試運用蓋斯定律回答下列問題：
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

0.5Q₁-0.5Q₂+1.5Q₃

kJ．
（2）北京奧運會祥云火炬將中國傳統文化、奧運精神以及現代高科技融為一體．火炬內熊熊大火來源于丙烷的燃燒，丙烷是一種優良的燃料．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近年來已經研制出丙烷燃料電池，該電池的電解質溶液為KOH溶液，寫出該電池負極的電極反應式：

C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O

．
③某金屬的相對原子質量為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，陽極每放出 3360ml（標準狀況）氧氣體，陰極析出金屬 10.4g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價為

+3

，在該實驗中，若不考慮能量的損失，電池中消耗丙烷的質量最少是

1.32

g（結果精確至0.01g）．?
④二甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型燃料，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

．

Answer 1

分析：（1）依據熱化學方程式，結合蓋斯定律計算得到熱化學方程式；
（2）①分析圖象得到生成1mol水的焓變△H=-553.75KJ/mol；依據熱化學方程式書寫方法寫出，注意物質聚集狀態，對應量下的焓變；
②丙烷燃料電池，該電池的電解質溶液為KOH溶液，燃料在負極失電子發生氧化反應，氧氣再正極得到電子發生還原反應，注意電解質溶液為堿溶液的環境；
③依據電解過程中電極反應中電子轉移守恒，計算氧氣和金屬的計算關系得到；做為電池電極溶液整個電路中電子轉移守恒得到丙烷物質的量，結合摩爾質量計算質量；
④依據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．

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液態無水酒精物質的量為0.5mol，完全燃燒，并恢復到室溫，則整個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；
②丙烷燃料電池，該電池的電解質溶液為KOH溶液，燃料丙烷在負極失電子發生氧化反應，電極反應為：C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O，
故答案為：C₃H₈-20e-+26 OH^-=3CO₃^2-+17H₂O；
③某金屬的相對原子質量為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，陽極每放出 3L360ml（標準狀況）氧氣物質的量=

3.36

22.4L/mol

=0.15mol，陰極析出金屬 10.4g，物質的量=

10.4g

52g/mol

=0.2mol；依據電子守恒，結合電極反應得到：陽極極反應：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極電極反應：M^x++xe^-=M；依據電子守恒得到，
    xO₂～4xe^-～4M
  x      4x     4
0.15mol 0.6mol  0.2mol
x=3；
依據電子轉移守恒可知，C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；1molC₃H₈（g）反應電子轉移20mol，轉移0.6mol電子消耗丙烷為0.03mol；電池中消耗丙烷的質量=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．

點評：本題考查了熱化學方程式的知識分析，熱化學方程式的計算，蓋斯定律的計算應用，電極原理的電子守恒的計算應用，電極反應書寫方法，電極反應計算應用是解題關鍵，題目難度中等．