Question

4．北京奧運會祥云火炬將中國傳統(tǒng)文化、奧運精神及現(xiàn)代科技融為一體，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1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，（圖中的括號內(nèi)填入“+”或“-”）．
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）甲醇是一種清潔燃料，甲醇的燃燒熱為726.51kJ/mol，若1mol甲醇和丙烷的混合物完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水共放出熱量2498.4KJ，則混合物中甲醇和丙烷的物質(zhì)的量之比為1：4．
（3）已知稀溶液中，1molH₂SO₄與NaOH溶液恰好完全反應時，放出114.6 kJ熱量，寫出表示H₂SO₄與NaOH反應的中和熱的熱化學方程式NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol．
（4）已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為P-P：akJ•mol^-1、P-O：bkJ•mol^-1、P=O：ckJ•mol^-1、O=O：dkJ•mol^-1．根據(jù)如圖2所示的分子結(jié)構(gòu)和有關數(shù)據(jù)估算反應：P₄（s）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）的△H=kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 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(zhì)聚集狀態(tài)，對應量下的焓變；
（2）依據(jù)熱化學方程式結(jié)合混合氣體物質(zhì)的量和放熱列式計算得到甲醇和丙烷的物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)中和熱的概念：稀的強酸和強堿反應生成1mol水所放出的熱量求出中和熱以及中和熱的熱化學方程式；
（4）反應熱△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能，據(jù)此計算判斷．注意每摩爾P₄中含有6molP-P鍵．

解答 解：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，丙烷燃燒反應放熱△H=-553.75KJ/mol；
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）若1mol甲醇和丙烷的混合物完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水共放出熱量2498.4KJ，設1mol混合氣體中甲醇物質(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：2498.4KJ-726.51xKJ=（1-x）2215KJ，計算得到x=0.2，則混合丙烷物質(zhì)的量為0.8mol，則混合氣體中丙烷和二甲醚物質(zhì)的量之比=0.2：0.8=1：4，故答案為：1：4；
（3）1mol H₂SO₄溶液與足量 NaOH溶液完全反應，放出114.6kJ的熱量，即生成2mol水放出114.6kJ的熱量，反應的反應熱為-114.6kJ/mol，
中和熱為-57.3kJ/mol，則中和熱的熱化學方程式：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol，
故答案為：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol；
（4）各化學鍵鍵能為P-P a kJ•mol^-1、P-O b kJ•mol^-1、P=O c kJ•mol^-1、O=O d kJ•mol^-1，
反應熱△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能，
所以反應P₄+5O₂=P₄O₁₀的反應熱△H=6akJ•mol^-1+5dkJ•mol^-1-（4ckJ•mol^-1+12bkJ•mol^-1）=（6a+5d-4c-12b）kJ•mol^-1，答：△H為（6a+5d-12b-4c）kJ•mol^-1．

點評 本題考查反應熱與化學鍵鍵能的關系，難度中等，注意從物質(zhì)能量、鍵能理解反應熱．