高中化学 1_2燃烧热 能源练习 新人教版选修4

高中化学 1_2燃烧热 能源练习 新人教版选修4

‎1.2燃烧热 能源 ‎1．当前世界范围内都在积极发展新能源和可再生能源，走可持续发展道路。下列有关做法跟此无关的是(　　)‎ A．将氢气、酒精设计成燃料电池，是因为燃料电池具有较高的能量利用率，同时氢气、酒精等燃料可再生 B．大力开发丰富的煤炭资源，并将煤进行气化处理，提高煤的综合利用率，可减少对石油的依赖 C．开发和利用太阳能、生物质能、风能等，如在我国西部和沿海地区兴建太阳能、风力发电站等 D．合理开发利用海底可燃冰有助于缓解化石能源紧缺 ‎【解析】　煤、石油均属于化石燃料，它们不属于新能源和可再生能源，故B错误。‎ ‎【答案】　B ‎2．以下几个热化学方程式，能表示燃烧热的热化学方程式是 ‎(　　)‎ A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　 ΔH＝110.5 kJ/mol B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.5 kJ/mol C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH＝－571.6 kJ/mol D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　 ΔH＝－241.8 kJ/mol ‎【解析】　A项，C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫燃烧热；B项，符合燃烧热的定义；C项，H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l)，但由于其反应热表示的是2 mol H2完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D项，参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反应热也不为H2的燃烧热。‎ ‎【答案】　B ‎3．下列表述中正确的是 (　　)‎ A．现在人们使用的能源正向多元化发展，许多新能源不断被开发利用，其中氢能和太阳能均属于清洁能源 B．已知反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.3 kJ/mol，说明甲烷的燃烧热为802.3 kJ/mol C．反应热的大小与反应物和生成物的键能无关 D．1 mol NaOH分别和1 mol CH3COOH、1 mol HNO3反应，放出的热量相等 ‎【解析】　1 mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出的热量才是燃烧热，B错误；反应热ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，C错误；醋酸是弱酸，电离时要吸收热量，‎ 故NaOH与CH3COOH反应时放出的热量少，D错误。‎ ‎【答案】　A ‎4．甲醇属于可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料，下列能正确表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 (　　)‎ A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝＋763.3 kJ/mol B．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－763.3 kJ/mol C．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－675.3 kJ/mol D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)‎ ΔH＝－1 526.6 kJ/mol ‎【解析】　据燃烧热的定义，书写表示燃烧热的热化学方程式时要以1 mol可燃物为标准，其他物质的计量数可用分数，且生成物为稳定氧化物。‎ ‎【答案】　B ‎5．下列关于热化学反应的描述正确的是 (　　)‎ A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ/mol B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋(2×283.0) kJ/mol C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 ‎【解析】　中和热是指稀溶液中酸与碱反应生成1 mol H2O(1)时的反应热，A不正确；燃烧热是指25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，B正确，D不正确；有些放热反应需加热才能发生，如燃料的燃烧，C不正确。‎ ‎【答案】　B ‎6．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283 kJ·mol－1，CH4的燃烧热为890 kJ·mol－1，由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为 (　　)‎ A．2 912 kJ　　　　　 B．2 953 kJ C．3 236 kJ D．3 867 kJ ‎【解析】　1 mol CO完全燃烧放出的热量为1 mol×283 kJ·mol－1＝283 kJ。3 mol CH4完全燃烧放出的热量为3 mol×890 kJ·mol－1＝2 670 kJ。释放的总热量为283 kJ＋2 670‎ ‎ kJ＝2 953 kJ。‎ ‎【答案】　B ‎7．根据热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝a kJ/mol(a＝－297.2)。分析下列说法，其中不正确的是(　　)‎ A．S(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应 B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝b kJ/mol，则a＞b C．1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和 D．16 g固体硫在空气中充分燃烧，可吸收148.6 kJ的热量 ‎【解析】　由题中条件可知：反应的热效应ΔH＝a kJ·mol－1＝－297.2 kJ·mol－1，可知该反应为放热反应，故D错误。‎ ‎【答案】　D ‎8．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是(　　)‎ A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)‎ ‎ 　ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1‎ B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)‎ ‎ 　ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1‎ C.N2(g)＋H2(g)NH3(l)‎ ‎ 　ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1‎ D.N2(g)＋H2(g)NH3(g)‎ ‎ 　ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1‎ ‎【解析】　由图可以看出，a kJ为 mol N2(g)＋ mol H2(g)断键吸收的能量，b kJ为1 mol N＋3 mol H形成1 mol NH3(g)释放的能量，所以N2(g)＋H2(g)===NH3(g)　ΔH＝(a－b) kJ·mol－1，而1 mol NH3(g)转化为1 mol的NH3(l)放出的能量为c kJ，所以有：N2(g)＋H2(g)===NH3(l)　ΔH＝(a－b－c) kJ·mol－1，即：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1。‎ ‎【答案】　A ‎9．已知下列热化学方程式：‎ ‎①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　 ΔH＝－285.8 kJ·mol－1‎ ‎②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　 ΔH＝－241.8 kJ·mol－1‎ ‎③C(s)＋O2(g)===CO(g)　 ΔH＝－110.5 kJ·mol－1‎ ‎④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.5 kJ·mol－1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)表示H2燃烧的热化学方程式是 __，‎ 表示C不完全燃烧的热化学方程式是 __，‎ 表示H2、C的燃烧热的热化学方程式分别是__、‎ ‎________；H2的燃烧热ΔH为________，C的燃烧热为________。‎ ‎(2)燃烧1 g H2生成液态水，放出的热量为________。‎ ‎(3)已知CO的燃烧热为283.0 kJ·mol－1，现有CO、H2和CO2组成的混合气体116.8 L(标准状况)，完全燃烧后放出总能量为867.9 kJ，且生成18 g液态水，则混合气体中H2为________L，CO在混合气体中的体积分数约为________(精确至小数点后2位)。‎ ‎【解析】　(2)热量Q＝n·|ΔH|＝×285.8 kJ/mol＝142.9 kJ。‎ ‎(3)m(H2O)＝18 g→n(H2O)＝1 mol→n(H2)＝1 mol→V(H2)＝22.4 L ‎↓‎ n(CO)＝ mol←Q(CO)＝582.1 kJ←Q(H2)＝285.8 kJ ‎　↓‎ V(CO)＝ mol×22.4 L/mol 所以CO的体积分数＝≈0.39。‎ ‎【答案】　(1)①②　③　①　④　－285.8 kJ·mol－1　393.5 kJ·mol－1‎ ‎(2)142.9 kJ　(3)22.4　0.39‎ ‎10．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol－1‎ 现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应热为3 695 kJ。则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)‎ A．1∶1 B．1∶3‎ C．1∶4 D．2∶3‎ ‎【解析】　由题意可知 解得n(H2)＝1.25 mol，n(CH4)＝3.75 mol，n(H2)∶n(CH4)＝1.25∶3.75＝1∶3。‎ ‎【答案】　B ‎11．一些烷烃的燃烧热如下表：‎ 化合物 燃烧热/kJ·mol－1‎ 化合物 燃烧热/kJ·mol－1‎ 甲烷 ‎891.0‎ 正丁烷 ‎2 878.0‎ 乙烷 ‎1 560.8‎ 异丁烷 ‎2 869.6‎ 丙烷 ‎2 221.5‎ ‎2甲基丁烷 ‎3 531.3‎ 下列表达正确的是 (　　)‎ A．正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol－1‎ B．稳定性：正丁烷>异丁烷 C．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 560.8 kJ·mol－1‎ D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多 ‎【解析】　分析表中数据可得出规律：①烷烃中，碳原子数越多，燃烧热数值越大，碳原子数相同时，支链越多，燃烧热数值越低。A项，综合表中数据可知正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol－1，A正确；B项，稳定性：正丁烷<异丁烷，B错误；2 mol乙烷燃烧的热化学方程式应为2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－3 121.6 kJ·mol－1，C错误；相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。‎ ‎【答案】　A ‎12．已知：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋190 kJ/mol。下列说法正确的是 (　　)‎ A．CH3OH的燃烧热为190 kJ/mol B．该反应说明CH3OH比H2稳定 C．反应中的能量变化与反应体系的温度和压强无关 D．CO2(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)＋O2(g)‎ ΔH＝－190 kJ/mol ‎【解析】　燃烧热要求生成的产物必须是稳定的氧化物；该反应只能说明“CO2‎ ‎(g)＋2H2(g)”具有的总能量比“CH3OH(g)＋O2(g)”具有的总能量高；反应中的能量变化与压强和温度也有关系。‎ ‎【答案】　D ‎13．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：‎ ‎①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)‎ ΔH＝＋49.0 kJ/mol ‎②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)‎ ΔH＝－192.9 kJ/mol 下列说法正确的是(　　)‎ A．CH3OH的燃烧热为192.9 kJ/mol B．反应①中的能量变化如上图所示 C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量 D．根据②推知反应CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH＞－192.9 kJ/mol ‎【解析】　反应②中H2(g)不是稳定的氧化物，A项不正确；反应①为吸热反应，而图示反应为放热反应，B项不正确；据题给反应①、②可知，CH3OH转变成H2的过程可以吸收能量，也可以放出能量，C项不正确；由于CH3OH在气态时比在液态时能量高，可知等量CH3OH(l)比CH3OH(g)反应时放出热量少，即D项正确。‎ ‎【答案】　D ‎14．城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。‎ ‎(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式：______________。‎ ‎(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220.0 kJ/mol，已知CO气体燃烧的热化学方程式为：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ/mol，则相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量比值约为________。‎ ‎(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol，则相同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量的比值约为________。‎ ‎(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是__。‎ ‎(5)充分燃烧一定量的丁烷放出的热量大小为Q，生成的CO2恰好与100 mL浓度为5 mol·L－1的KOH溶液完全反应生成单一盐类产物。则燃烧1 mol丁烷放出的热量为________。‎ ‎【解析】　(2)相同物质的量的C3H8、CO燃烧产生的热量之比为2 220.0 kJ·mol－1∶282.57 kJ·mol－1≈7.9∶1。‎ ‎(3)相同质量的氢气、丙烷燃烧产生的热量之比为∶≈2.8∶1。‎ ‎(5)丁烷燃烧产生的CO2与KOH溶液反应可以生成K2CO3或KHCO3。n(KOH)＝0.1 L×5 mol/L＝0.5 mol，生成K2CO3时需n(CO2)＝＝0.25 mol。1 mol C4H10含碳4 mol，故1 mol C4H10燃烧放热为×Q＝16Q。同理可计算出生成KHCO3时，1 mol C4H10燃烧放出的热量为8Q。‎ ‎【答案】　(1)C＋H2O(g)CO＋H2‎ ‎(2)7.9∶1　(3)2.8∶1‎ ‎(4)①H2来源丰富；②产物不污染环境，可以反复使用；③不产生CO2，不引起温室效应 ‎(5)8Q或16Q ‎15．强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢可构成火箭推进剂。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知：0.4 mol液态肼与足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时放出256.0 kJ的热量。‎ ‎(1)该反应的热化学方程式为__。‎ ‎(2)则16 g液态肼与液态过氧化氢反应生成气态水时放出的热量是________kJ。‎ ‎(3)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是__。‎ ‎【解析】　(1)N2H4与H2O2发生氧化还原反应生成N2和H2O，反应方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)。1 mol N2H4完全反应生成气态水时放出的热量为＝640(kJ)，即N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－640 kJ/mol。‎ ‎(2)根据(1)知，16 g液态肼与H2O2完全反应生成2 mol气态水时放出＝320 kJ热量。‎ ‎(3)反应产物是N2和水，对环境不会造成污染。‎ ‎【答案】　(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－640 kJ/mol　(2)320　‎ ‎(3)对环境无污染 ‎16．(8分)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用：a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧，利用反应热。两个过程的热化学方程式分别为 a．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝E1①‎ b．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　 ΔH＝E2②‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　 ΔH＝E3③‎ CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝E4④‎ 回答：‎ ‎(1)与途径a相比途径b有较多的优点，即________。‎ ‎(2)上述四个热化学方程式中哪个反应ΔH>0?‎ ‎__________________________。‎ ‎(3)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是________。‎ A．a比b多 B．a比b少 C．a与b在理论上相同 ‎(4)根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为________。‎ ‎【解析】　(1)固体煤经处理变成气体燃料后，燃烧得更充分，可以大大减少SO2和烟尘对空气造成的污染。‎ ‎(2)①③④均为燃烧反应，放出热量，ΔH<0，②是吸热反应，ΔH>0。‎ ‎(3)根据盖斯定律，不管反应是一步完成，还是分几步完成，最后的反应热不变，即反应热与途径无关，只与始态和终态有关，故产生的总能量相同。‎ ‎(4)根据能量守恒定律，无论经过哪些步骤从反应物变成生成物，它们的差值是不会改变的，即反应的焓变是一样的，故E1＝E2＋E3＋E4。‎ ‎【答案】　(1)煤的利用率高，变成气体燃烧后，运输方便，使燃料充分燃烧 ‎(2)②　(3)C ‎(4)E1＝E2＋E3＋E4‎