Question

北京奧運(yùn)會祥云火炬將中國傳統(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，請寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．
②近年來已經(jīng)研制出丙烷（C₃H₈）燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為H₂SO₄溶液，寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：

 

．
③某金屬的相對原子質(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2240mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）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

 

，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

 

g（結(jié)果精確至0.01g）．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,熱化學(xué)方程式,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理

專題：基本概念與基本理論

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(xué)方程式書寫方法寫出，注意物質(zhì)聚集狀態(tài)，對應(yīng)量下的焓變；
②丙烷燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為H₂SO₄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)溶液為酸溶液的環(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；

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，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H₂SO₄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^-+6H₂O=3CO₂+20H⁺，
故答案為：C₃H₈-20e^-+6H₂O=3CO₂+20H⁺；
③某金屬的相對原子質(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 2240ml（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氧氣物質(zhì)的量=

2.24L

22.4L?mol-1

=0.10mol，陰極析出金屬 10.4g，物質(zhì)的量=

10.4g

52g?mol-1

=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
0.1mol 0.4mol 0.2mol
x=2；
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0.4mol電子消耗丙烷為0.02mol；電池中消耗丙烷的質(zhì)量=0.02mol×44g/mol=0.88g；
故答案為：+2；0.88；

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式的知識分析，熱化學(xué)方程式的計(jì)算，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．