2022年高中化學 第1章 化學反應與能量 第2節(jié) 燃燒熱 能源習題 新人教版選修4

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1、2022年高中化學 第1章 化學反應與能量 第2節(jié) 燃燒熱 能源習題 新人教版選修4 一、選擇題 1．(xx·上海十三校聯考)化學家借助太陽能產生的電能和熱能，用空氣和水作原料成功地合成了氨氣。下列有關說法正確的是 (　　) A．該合成中所有的電能和熱能全部轉化為化學能 B．該合成氨過程不屬于氮的固定 C．空氣、水、太陽能均為可再生資源 D．斷裂N2中的N≡N鍵會釋放出能量 解析：A項，該合成中的能量轉化效率沒有達到100%；B項，把游離態(tài)的氮轉變?yōu)榛蠎B(tài)的氮的過程都屬于氮的固定；D項，斷裂化學鍵要吸收能量。 答案：C 2．中國鍋爐燃煤采用沸騰爐逐漸增多，采用沸騰爐的好

2、處在于(　　) ①增大煤炭燃燒時的燃燒熱并形成清潔能源 ?、跍p少爐中雜質氣體(如SO2等)的形成 ?、厶岣呙禾康臒嵝什p少CO的排放 　④使得燃料燃燒充分，從而提高燃料的利用率 A．①②　　 B．①③④　　 C．②③　　 D．③④ 解析：由于大塊的固體燃料與空氣的接觸面積有限，燃燒往往不夠充分，采用沸騰爐是將固體燃料粉碎，以增大燃料與空氣的接觸面積，提高燃燒效率，同時又能防止煤炭不充分燃燒產生CO污染大氣。 答案：D 3．(xx·西寧檢測)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理如下： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝

3、＋49.0 kJ/mol ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ/mol 根據上述反應，下列說法正確的是(　　) A．CH3OH充分燃燒放出的熱量為192.9 kJ·mol－1 B．反應①中的能量變化如圖所示 C．CH3OH轉變成H2的過程一定要吸收能量 D．根據②可推知反應CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9 kJ/mol 解析：反應②中H2(g)不是穩(wěn)定的氧化物，A項不正確；反應①為吸熱反應，而圖示反應為放熱反應，B項不正確；根據反應①、②可知，CH3OH轉變成H2的過程可以吸收能量

4、，也可以放出能量，C項不正確；由于CH3OH在氣態(tài)時比在液態(tài)時能量高，可知等量CH3OH(l)比CH3OH(g)反應時放出熱量少，即D項正確。 答案：D 4．熾熱的爐膛內有反應：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝－392 kJ·mol－1，往爐膛內通入水蒸氣時，有如下反應：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　△H＝131 kJ· mol－1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝－282 kJ·mol－1；H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241 kJ·mol－1。由以上反應推斷往熾熱的爐膛內通入水蒸氣時 (　　) A．不能節(jié)省燃料

5、，但能使爐火瞬間更旺 B．雖不能使爐火瞬間更旺，但可以節(jié)省燃料 C．既能使爐火瞬間更旺，又能節(jié)省燃料 D．既不能使爐火瞬間更旺，又不能節(jié)省燃料 解析：爐膛內通入水蒸氣時，有如下反應發(fā)生：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，生成的CO和H2都是可燃性氣體，故能使爐火瞬間更旺。根據蓋斯定律，C(s)十H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　△H＝131 kJ·mol－1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝－282 kJ·mol－1，H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　△H＝－241 kJ·mol－1，三個方程加和即得總反應式C(s)＋O2(g)===CO2(

6、g)　△H＝(131－282－241)kJ·mol－1＝－392 kJ·mol－1，故與相同量的炭燃燒放出的熱量相同，因此不能節(jié)省原料。 答案：A 5．下列說法正確的是(　　) A．甲烷燃燒熱的數值為890.3 kJ·mol－1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 B．含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.7 kJ的熱量，則稀醋酸和稀NaOH溶液反應的中和熱為57.4 kJ/mol C．相同條件下，2 mol氫原子所具有的能量小于1 mol氫分子所具有的能量 D．

7、同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件的ΔH相同 解析：燃燒熱的定義中必須生成穩(wěn)定的氧化物，而A項反應中沒有生成液態(tài)水，A項不正確；醋酸是弱電解質，其電離要吸熱，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反應的中和熱小于57.4 kJ/mol，B項不正確；2 mol氫原子生成H2時形成H—H鍵要放出熱量，說明2 mol氫原子的能量大于1 mol氫分子的能量，所以C項不正確；一個反應的ΔH與反應條件無關，D項正確。 答案：D 6．(xx·經典習題選萃)已知：CH3OH(g)＋O2(g)―→CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋190 kJ/mol。下列說法正確的是(　　)

8、 A．CH3OH的燃燒熱為190 kJ/mol B．該反應說明CH3OH比H2穩(wěn)定 C．反應中的能量變化與反應體系的溫度和壓強無關 D．CO2(g)＋2H2(g)―→CH3OH(g)＋O2(g)　ΔH＝－190 kJ/mol 解析：本題考查化學反應中的能量變化?？疾榭忌鷮靖拍畹恼莆粘潭取ｋy度中等。 燃燒熱的定義中必須生成穩(wěn)定的氧化物，而該反應沒有生成液態(tài)水，A選項錯誤；該反應為吸熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量，反應物總體的穩(wěn)定性小于生成物總體的穩(wěn)定性，不能單一反應物與單一生成物進行比較，B選項錯誤；反應中的能量變化與壓強和溫度也有關系，C選項錯誤；該反應的逆過程為放熱反

9、應，且各物質的物質的量無變化，D選項正確。 答案：D 7．(xx·安徽巢湖中學月考)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－Q2 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－Q3 kJ·mol－1 常溫下，取體積比為4：1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2 L(標準狀況)，經完全燃燒后恢復到常溫，放出的熱量為 (　　) A．0.4Q1＋0.05Q3 B．0.4Q1＋0.05Q2 C．0.4Q1＋0.1Q3 D．0.4Q1＋0.2Q

10、3 解析：標準狀況下的混合氣體11.2 L，其物質的量是0.5 mol。其中甲烷0.4 mol，氫氣0.1 mol，又知在常溫下，水是液態(tài)。所以0.4 mol甲烷完全燃燒放出熱量：0.4 mol×Q1 kJ·mol－1＝0.4Q1 kJ；0.1 mol氫氣完全燃燒放出熱量：0.1 mol×Q3 kJ·mol－1＝0.05Q3 kJ，所以標準狀況下11.2 L混合氣體燃燒共放出熱量：(0.4Q1＋0.05Q3)kJ。 答案：A 8．(xx·成都航天中學高二月考)據以下三個熱化學方程式：2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　△H＝－Q1 kJ/mol 2H2S(

11、g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q2 kJ/mol； 2H2S(g)＋O2(g)＝2S(s)＋2H2O(g)　△H＝－Q3 kJ/mol。 則下列有關Q1、Q2、Q3三者關系判斷正確的是(　　) A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2 C．Q2>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3 解析：比較△H時要帶符號進行比較。 答案：A 9．(xx·經典習題選萃)下列說法或表示方法正確的是(　　) A．反應物的總能量低于生成物的總能量時，該反應一定不能發(fā)生 B．由石墨比金剛石穩(wěn)定可知：C(金剛石，s)===C(石墨，s)　ΔH<0 C．已知：2SO2(g

12、)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ/mol。將1 mol SO2和0.5 mol O2充入一密閉容器中充分反應，放出49.15 kJ的熱量 D．在101 kPa,25℃時，1 g H2完全燃燒生成氣態(tài)水，放出120.9 kJ的熱量，則氫氣的燃燒熱為241.8 kJ/mol 解析：本題考查熱化學知識，意在考查考生對基本概念、基本理論的理解。難度中等。 A項，反應物的總能量低于生成物的總能量，該反應為吸熱反應，如銨鹽與堿，錯；B項，石墨穩(wěn)定，對應的能量低，由高能量物質轉化成低能量物質的反應放熱，故ΔH<0，正確；C項，SO2與O2發(fā)生的反應為可逆反應，所以1 mol S

13、O2和0.5 mol O2不可能完全轉化，放出的能量應小于49.15 kJ，錯；D項，燃燒熱是指完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的能量，101 kPa,25℃時液態(tài)水比氣態(tài)水穩(wěn)定，錯。 答案：B 10．下列熱化學方程式中，正確的是(　　) A．甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol－1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 B．500℃、30 MPa下，將0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g)放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為 N2(g)＋

14、3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1 C．HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJ·mol，則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1 D．在101 kPa時，2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式表示為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 解析：本題考查熱化學知識，考查考生的計算能力。難度中等。 燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量，A項，產物氣態(tài)水不屬于穩(wěn)定氧化物；B項，合成氨為可逆反應，在放出

15、19.3 kJ熱量時生成NH3的物質的量小于1 mol，因此N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<－38.6 kJ·mol－1；C項，中和熱是指強酸、強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量，而與生成水的物質的量的多少無關；D項，2 g H2的物質的量為1 mol，故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水時放出熱量應為571.6 kJ。 答案：D 點評：本題B項考生常因不理解熱化學方程式計量系數與ΔH關系，忽視合成氨為可逆反應而錯選。 二、非選擇題 11．請按要求完成下列問題： 已知丙烷(C3H8)的燃燒熱是－2 219.9 kJ/mol，請寫出丙烷燃燒的熱化學

16、方程式：____________________________________________________________________________， 當它氧化生成1 g H2O(l)時放出的熱量是：______________________________。 解析：據燃燒熱的定義可以寫出丙烷的燃燒熱的熱化學方程式為C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 219.9 kJ/mol，當它氧化生成1 g H2O(l)時放出的熱量是2 219.9 kJ÷72≈31 kJ。 答案：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)

17、　ΔH＝－2 219.9 kJ/mol　31 kJ 12．已知下列熱化學方程式： 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 回答下列問題： (1)H2的燃燒熱ΔH為______；C的燃燒熱為______。 (2)燃燒1 g H2生成液態(tài)水，放出的熱量為________。 (3)已知CO的燃燒熱

18、為283.0 kJ·mol－1，現有CO、H2和CO2組成的混合氣體116.8 L(標準狀況)，完全燃燒后放出總能量為867.9 kJ，且生成18 g液態(tài)水，則混合氣體中H2為______L，CO在混合氣體中的體積分數約為______(精確至小數點后2位)。 解析：(2)熱量Q＝n·|ΔH| ＝×285.8 kJ·mol－1 ＝142.9 kJ。 (3)m(H2O)＝18 g→n(H2O)＝1 mol→n(H2)＝1 mol→V(H2)＝22.4 L ↓ Q(H2)＝285.8 kJ→Q(CO)＝582.1 kJ →n(CO)＝ mol→V(CO)＝ mol×22.4 L/mol

19、 所以CO的體積分數＝＝0.394≈0.39。 答案：(1)－285.8 kJ·mol－1　393.5 kJ·mol－1 (2)142.9 kJ (3)22.4　0.39 13．(xx·經典習題選萃)在一定條件下，S8(s)和O2(g)發(fā)生反應依次轉化為SO2(g)和SO3(g)。反應過程中的能量關系可用下圖簡單表示(圖中的ΔH表示生成1 mol產物的數據)。 (1)寫出表示S8燃燒熱的熱化學方程式________________________。 (2)寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學方程式________________________。 (3)若已知1個S8分子

20、中有8個硫硫鍵，硫氧鍵的鍵能為d kJ·mol－1，氧氧鍵的鍵能為e kJ·mol－1，則S8分子中硫硫鍵的鍵能為________________。 解析：(1)燃燒熱指的是1 mol燃料完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量，因此根據定義先寫出反應的化學方程式：S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g)，又由于題干中給出的焓變是指生成1 mol產物的數據，因此該反應的熱化學方程式為S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g)　ΔH＝－8a kJ·mol－1。(3)設S8分子中硫硫鍵的鍵能為x kJ·mol－1，反應熱等于反應物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，結合(1)可得8x＋8e－16d＝

21、－8a。解得x＝2d－a－e。 答案：(1)S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g)　ΔH＝－8a kJ·mol－1 (2)2SO3(g)===2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋2b kJ·mol－1 (3)(2d－a－e)kJ·mol－1 14．科學家預測“氫能”將是未來最理想的新能源。請回答下列問題： (1)由氫氣和氧氣反應生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ，該反應的熱化學方程式為____________________________________________________________________________。 若1 g水蒸氣轉化為液態(tài)水放熱2

22、.444 kJ，則氫氣的燃燒熱ΔH＝________。 (2)根據“綠色化學”的理想，為了制備H2，某化學家設計了下列化學反應步驟： ①CaBr2＋H2OCaO＋2HBr ②2HBr＋HgHgBr2＋H2↑ ③HgBr2＋CaOHgO＋CaBr2 ④2HgO2Hg＋O2↑ 上述過程的總反應可表示為_____________________________。 (3)也有人認為利用氫氣作為能源不太現實。你的觀點呢？請說明能夠支持你的觀點的理由______________________________________________________________________。

23、 解析：(1)書寫熱化學方程式時要注意生成的是1 mol氣態(tài)水。而氫氣的燃燒熱應是生成1 mol液態(tài)水時放出的熱量。 (2)將(①＋②＋③)×2＋④得到： 2H2O2H2↑＋O2↑。 (3)不現實，理由是現有的制取氫氣的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氫氣的熔沸點太低，給儲存和運輸帶來困難。(或：現實，制取氫氣用水為原料，來源豐富；氫氣燃燒的產物是水，不會給環(huán)境帶來任何污染等。) 答案：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) 　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1?。?85.8 kJ·mol－1 (2)2H2O2H2↑＋O2↑ (3)不現實，理由是：現有的制取氫氣的方法耗

24、能太大，制取的成本太高，另外氫氣的熔沸點太低，給儲存和運輸帶來很大困難(或：現實，制取氫氣用水為原料，來源豐富；氫氣燃燒的產物是水，不會給環(huán)境帶來任何污染等) 15．能源危機當前是一個全球性問題，開源節(jié)流是應對能源危機的重要舉措。 (1)下列做法有助于能源“開源節(jié)流”的是________(填字母)。 a．大力發(fā)展農村沼氣，將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源 b．大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們日益增長的能源需求 c．開發(fā)太陽能、水能、風能、地熱能等新能源、減少使用煤、石油等化石燃料 d．減少資源消耗，注重資源的重復使用、資源的循環(huán)再生 (2)金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在

25、氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示。 ①在通常狀況下，金剛石和石墨相比較，________(填”金剛石”或”石墨”)更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱為________。 ②12 g石墨在一定量的空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過程放出的熱量為________。 (3)已知：N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ·mol－1、497 kJ·mol－1。 N2 (g)＋O2 (g)===2NO (g)　ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1 NO分子中化學鍵的鍵能為________kJ·mol－1。 解析：(1)開源節(jié)流的主要措施是減少

26、化石燃料的使用、提高燃料的燃燒效率、開發(fā)新能源等。 (2)①由圖知，石墨具有的能量比金剛石的低，而物質所具有的能量越低越穩(wěn)定，故石墨更穩(wěn)定。計算標準燃燒熱時，要求燃燒產物位于穩(wěn)定狀態(tài)，即C應生成CO2氣體，故石墨的燃燒熱為110.5 kJ·mol－1＋283.0 kJ·mol－1＝393.5 kJ·mol－1。②12 g石墨在一定量的空氣中燃燒，生成氣體36 g，此氣體應為CO和CO2的混合氣體。設生成CO的物質的量為x，則CO2的物質的量為(1 mol－x)，故有28 g·mol－1×x＋44 g·mol－1×(1 mol－x)＝36 g，解得x＝0.5 mol。因此該過程放出的熱量為110.5 kJ·mol－1×0.5 mol＋393.5 kJ·mol－1×0.5 mol＝252.0 kJ。 (3)ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1＋497 kJ·mol－1－2E(N—O)，則E(N—O)＝631.5 kJ·mol－1。 答案：(1)acd (2)①石墨　393.5 kJ·mol－1　②252.0 kJ (3)631.5