Question

某石油液化气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80%和20%．C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（g）△H（298K）=-2 200kJ?mol^-1，2C₄H₁₀（g）+13O₂（g）═8CO₂（g）+10H₂O（g）△H（298K）=-5 800kJ?mol^-1．现有一质量为0.80kg、容积为4.0L的铝壶，将一壶20℃的水烧开需消耗0.056kg石油液化气，试计算该燃烧的利用率．已知水的比热容为4.2kJ?（kg?℃）^-1，铝的比热容为0.88kJ?（kg?℃）^-1．

Answer 1

考点：有关反应热的计算

专题：化学反应中的能量变化

分析：将一壶20℃的水烧开，需将铝壶本身从0℃升高到80℃，需将壶中的水从0℃升高到80℃，所以烧水需要的能量是这两项之和，0.056kg石油液化气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80%和20%，质量分别是56g×80%=44.8g、56g×20&=11.2g，依据C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（g）△H（298K）=-2 200kJ?mol^-1，2C₄H₁₀（g）+13O₂（g）═8CO₂（g）+10H₂O（g）△H（298K）=-5 800kJ?mol^-1，分别求出燃烧放出的热量，燃料的利用率为烧水需要的能量除以燃烧燃烧放出的总能量，据此分析解答．

解答： 解：将一壶20℃的水烧开，需将铝壶本身从0℃升高到80℃，需将壶中的水从0℃升高到80℃，所以烧水需要的能量为Q=c₁m₁（t-t₀）+c₂m₂（t-t₀）=0.88×10³J/（kg?℃）×0.8kg×（80℃-0℃）+4.2×10³J/（kg?℃）×4kg×（80℃-0℃）=1400.32kJ，
0.056Kg中丙烷和丁烷的质量分别为：0.056kg×80%=44.8g、0.056kg×20%=11.2g
物质的量分别是n=

m

M

=

44.8g

44g/mol

=1.0mol、n=

m

M

=

11.2g

56g/mol

=0.2mol
根据C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（g）△H（298K）=-2 200kJ?mol^-1，2C₄H₁₀（g）+13O₂（g）═8CO₂（g）+10H₂O（g）△H（298K）=-5 800kJ?mol^-1，完全燃烧放出的热量是1.0mol×2220kJ/mol+0.1mol×5800kJ/mol=2800.0kJ
因此该燃料的利用率是

1400.32

2800

×100%≈50%，
答：燃烧的利用率50%．

点评：本题考查热量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中要注意单位的换算，题目难度中等．