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15.能源在国民经济中具有特别重要的战略地位.有人说能源相当于城市的血液,它驱动着城市的运转.
(1)①丙烷常用作运动会火炬的燃料,图甲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(图中括号内“+”或“-”未标注),写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H1=-2215.0 kJ/mol.
②二甲醚(CH3OCH3)作为一种新型燃料,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反应A+B→C(△H<0)分两步进行:①A+B→X(△H>0),②X→C(△H<0).如图乙示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是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0.5Q3-0.5Q2+1.5Q1
(3)水溶液锂电池体系,是复旦大学教授吴宇平课题组的一项重磅研究成果.研究成果刊发于2013年《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report).如图丙某锂电池中用有机电解液将电极锂与水性电解液隔开的目的防止金属锂与水发生反应,其充电时阳极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O.

分析 (1)①分析图象得到生成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;
②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根据物质具有的能量进行计算:△H=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量),当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,当反应物的总能量小于生成物的总能量时,反应吸热,以此解答该题;
②依据热化学方程式,结合盖斯定律计算得到热化学方程式;
(3)防上锂与水发生氧化还原反应;阳极发生氧化反应,电极反应式为:4OH--4 e-=O2↑+2H2O.

解答 解:(1)①图象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,反应放热△H=-553.75KJ/mol,则写出的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H1=-2215.0 kJ/mol,故答案为:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H1=-2215.0 kJ/mol;
②1mol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)①由反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X (△H>0)②X→C(△H<0)可以看出,A+B→C(△H<0)是放热反应,A和B的能量之和大于C,由①A+B→X (△H>0)可知这步反应是吸热反应,X→C(△H<0)是放热反应,故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C;X 的能量大于C,图象d符合,
故答案为:d:
②依据盖斯定律计算;
①C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g);△H1=-Q3 kJ/mol,
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l);△H2=-Q2 kJ/mol,
③H2O(g)=H2O(l);△H3=-Q1 kJ/mol.
依据盖斯定律:①-②+3×③得到:C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);△H1=-(Q3-Q2+3Q1)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(0.5Q3-0.5Q2+1.5Q1 )KJ;
故答案为:0.5Q3-0.5Q2+1.5Q1
(3)防上锂与水发生氧化还原反应;阳极发生氧化反应,电极反应式为:4OH--4 e-=O2↑+2H2O,故答案为:防止金属锂与水发生反应;4OH--4 e-=O2↑+2H2O.

点评 本题考查了燃烧热概念,热化学方程式的计算,盖斯定律的计算应用,物质的能量分析应用和化学反应的能量变化,热化学方程式的计算和盖斯定律的计算应用是解题关键,题目难度中等.

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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.不是构成原电池必需具备的条件是(  )
A.活泼性不同的两极B.闭合回路
C.电源D.电解质溶液

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

8.现有NaHCO3和Na2CO3•xH2O的混合物,为了测定x的值,某同学采用如图所示的装置进行实验(CaCl2、碱石灰均足量).

(1)在反应之前的首要操作为检查装置气密性.
(2)B装置的作用是吸收反应中生成的水.
(3)C装置的作用是吸收反应中生成的CO2
(4)若在装置A的试管中装入NaHCO3和Na2CO3•xH2O的混合物3.7g,用酒精灯加热至反应完全,此时B管增重1.89g,C管增重0.22g,则x的值为10.
(5)此题还有一个不完善的地方,应如何改进?在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管.为什么?为了防止空气中的CO2和H2O被C装置的中的碱石灰吸收.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

3.氢是未来最好的能源选择,制取氢气的成熟的方法有很多,利用甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下:CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)△H(298K)=+49.4kJ/mol,一定条件下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol CH3OH(g)和3mol H2O(g),实验测得:达到平衡状态时,吸收热量19.76kJ.则
(1)达平衡时混合气体的压强是反应前的1.2倍.
(2)该条件下的该反应的平衡常数是0.11(结果保留两位有效数字).
(3)该条件下反应达平衡状态的依据是(填序号)D.
A.v(CH3OH)=v(CO2)  B.混合气体的密度不变
C.c(CH3OH)=c(H2O)     D.混合气体的总物质的量不变
(4)甲醇直接燃料电池电解质为酸性,负极反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+,该电池的理论输出电压为1.18V,能量密度E=5.92 kW•h•kg-1(列式计算,结果保留两位小数)(能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW•h=3.6×106J,一个电子的电量为1.6×10-19C,NA=6.02×1023mol-1

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ•mol-1
(2)为最近有科学家提出构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇.该构想技术流程如图:

向分解池中通入高温水蒸气的作用是提供高温环境使KHCO3分解.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

20.请参考题中图表,已知E1=134kJ•mol-1、E2=368kJ•mol-1,根据要求回答问题:

(1)图Ⅰ是1mol NO2(g)和1mol CO(g)反应生成1mol CO2(g)和1mol NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是减小(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),△H的变化是不变.请写出NO2和CO反应的热化学方程式:NO2 (g)+CO (g)═CO2 (g)+NO (g)△H=-234 kJ•mol-1
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应热化学方程式如下:
①CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ•mol-1
②CH3OH(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2(g)△H=-192.9kJ•mol-1
又知③H2O(g)═H2O(l)△H=-44kJ•mol-1,则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为CH3OH (g)+$\frac{3}{2}$O2 (g)═CO2 (g)+2 H2O (l)△H=-764.7 kJ•mol-1
(3)如表所示是部分化学键的键能参数:
化学键P-PP-OO═OP═O
键能/kJ•mol-1abcx
已知白磷的燃烧热为d kJ•mol-1,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示,则表中x=$\frac{1}{4}$(d+6a+5c-12b) kJ•mol-1(用含a、b、c、d的代表数式表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.下列各种说法或表述正确的是⑤⑥.
①石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料.
②开发核能、太阳能等新能源,推广甲醇汽油,使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放
③甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ/mol
④500℃、30MPa下,将0.5mol N2和1.5mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-38.6kJ/mol
⑤利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法
⑥已知:S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1<0    S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2<0
则有:△H1<△H2

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.下列物质的化学式与名称、分类完全相符的是(  )
A.酒精、CH3OH、有机物B.硝酸钠、NaNO3、盐
C.氧化铁、Fe3O4、氧化物D.纯碱,NaOH、碱

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.用如图装置进行实验,将A逐滴加入B中.
(1)若A为醋酸,B为石灰石,C为C6H5ONa溶液,则在小试管中发生的现象是溶液变浑浊,其中发生反应的化学方程式为C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3
(2)若B为生石灰,实验中观察到C溶液中先产生沉淀,而后沉淀逐渐溶解.当沉淀恰好溶解时,关闭E,然后向烧杯中加入热水,静置片刻,观察到试管壁上出现银镜.则A是浓氨水,C是硝酸银和乙醛的混合液,发生银镜反应的化学方程式为CH3CHO+2Ag(NH32OH→CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O仪器D在实验中的作用是防止试管中液体发生倒吸.

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