2019-2020年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第2節(jié) 燃燒熱 能源習(xí)題 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第2節(jié) 燃燒熱 能源習(xí)題 新人教版選修4 一、選擇題 1．(xx上海十三校聯(lián)考)化學(xué)家借助太陽(yáng)能產(chǎn)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(guān)說(shuō)法正確的是 (　　) A．該合成中所有的電能和熱能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．該合成氨過(guò)程不屬于氮的固定 C．空氣、水、太陽(yáng)能均為可再生資源 D．?dāng)嗔袾2中的N≡N鍵會(huì)釋放出能量 解析：A項(xiàng)，該合成中的能量轉(zhuǎn)化效率沒(méi)有達(dá)到100%；B項(xiàng)，把游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)的氮的過(guò)程都屬于氮的固定；D項(xiàng)，斷裂化學(xué)鍵要吸收能量。 答案：C 2．中國(guó)鍋爐燃煤采用沸騰爐逐漸增多，采用沸騰爐的好處在于(　　) ①增大煤炭燃燒時(shí)的燃燒熱并形成清潔能源 ?、跍p少爐中雜質(zhì)氣體(如SO2等)的形成 　③提高煤炭的熱效率并減少CO的排放 ?、苁沟萌剂先紵浞郑瑥亩岣呷剂系睦寐? 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(shí)又能防止煤炭不充分燃燒產(chǎn)生CO污染大氣。 答案：D 3．(xx西寧檢測(cè))甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理如下： 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 根據(jù)上述反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．CH3OH充分燃燒放出的熱量為192.9 kJmol－1 B．反應(yīng)①中的能量變化如圖所示 C．CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過(guò)程一定要吸收能量 D．根據(jù)②可推知反應(yīng)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9 kJ/mol 解析：反應(yīng)②中H2(g)不是穩(wěn)定的氧化物，A項(xiàng)不正確；反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，而圖示反應(yīng)為放熱反應(yīng)，B項(xiàng)不正確；根據(jù)反應(yīng)①、②可知，CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過(guò)程可以吸收能量，也可以放出能量，C項(xiàng)不正確；由于CH3OH在氣態(tài)時(shí)比在液態(tài)時(shí)能量高，可知等量CH3OH(l)比CH3OH(g)反應(yīng)時(shí)放出熱量少，即D項(xiàng)正確。 答案：D 4．熾熱的爐膛內(nèi)有反應(yīng)：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝－392 kJmol－1，往爐膛內(nèi)通入水蒸氣時(shí)，有如下反應(yīng)：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　△H＝131 kJ mol－1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝－282 kJmol－1；H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241 kJmol－1。由以上反應(yīng)推斷往熾熱的爐膛內(nèi)通入水蒸氣時(shí) (　　) A．不能節(jié)省燃料，但能使?fàn)t火瞬間更旺 B．雖不能使?fàn)t火瞬間更旺，但可以節(jié)省燃料 C．既能使?fàn)t火瞬間更旺，又能節(jié)省燃料 D．既不能使?fàn)t火瞬間更旺，又不能節(jié)省燃料 解析：爐膛內(nèi)通入水蒸氣時(shí)，有如下反應(yīng)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?fàn)t火瞬間更旺。根據(jù)蓋斯定律，C(s)十H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　△H＝131 kJmol－1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝－282 kJmol－1，H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　△H＝－241 kJmol－1，三個(gè)方程加和即得總反應(yīng)式C(s)＋O2(g)===CO2(g)　△H＝(131－282－241)kJmol－1＝－392 kJmol－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(shuō)法正確的是(　　) A．甲烷燃燒熱的數(shù)值為890.3 kJmol－1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJmol－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(yīng)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．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)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(xiàng)反應(yīng)中沒(méi)有生成液態(tài)水，A項(xiàng)不正確；醋酸是弱電解質(zhì)，其電離要吸熱，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱小于57.4 kJ/mol，B項(xiàng)不正確；2 mol氫原子生成H2時(shí)形成H—H鍵要放出熱量，說(shuō)明2 mol氫原子的能量大于1 mol氫分子的能量，所以C項(xiàng)不正確；一個(gè)反應(yīng)的ΔH與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)，D項(xiàng)正確。 答案：D 6．(xx經(jīng)典習(xí)題選萃)已知：CH3OH(g)＋O2(g)―→CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋190 kJ/mol。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．CH3OH的燃燒熱為190 kJ/mol B．該反應(yīng)說(shuō)明CH3OH比H2穩(wěn)定 C．反應(yīng)中的能量變化與反應(yīng)體系的溫度和壓強(qiáng)無(wú)關(guān) D．CO2(g)＋2H2(g)―→CH3OH(g)＋O2(g)　ΔH＝－190 kJ/mol 解析：本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化?？疾榭忌鷮?duì)基本概念的掌握程度。難度中等。 燃燒熱的定義中必須生成穩(wěn)定的氧化物，而該反應(yīng)沒(méi)有生成液態(tài)水，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，反應(yīng)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(yīng)物與單一生成物進(jìn)行比較，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)中的能量變化與壓強(qiáng)和溫度也有關(guān)系，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)的逆過(guò)程為放熱反應(yīng)，且各物質(zhì)的物質(zhì)的量無(wú)變化，D選項(xiàng)正確。 答案：D 7．(xx安徽巢湖中學(xué)月考)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q1 kJmol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－Q2 kJmol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－Q3 kJmol－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(biāo)準(zhǔn)狀況)，經(jīng)完全燃燒后恢復(fù)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＋0.2Q3 解析：標(biāo)準(zhǔn)狀況下的混合氣體11.2 L，其物質(zhì)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 molQ1 kJmol－1＝0.4Q1 kJ；0.1 mol氫氣完全燃燒放出熱量：0.1 molQ3 kJmol－1＝0.05Q3 kJ，所以標(biāo)準(zhǔn)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(xué)高二月考)據(jù)以下三個(gè)熱化學(xué)方程式：2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　△H＝－Q1 kJ/mol 2H2S(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(guān)Q1、Q2、Q3三者關(guān)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(shí)要帶符號(hào)進(jìn)行比較。 答案：A 9．(xx經(jīng)典習(xí)題選萃)下列說(shuō)法或表示方法正確的是(　　) A．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量時(shí)，該反應(yīng)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)＋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(yīng)，放出49.15 kJ的熱量 D．在101 kPa,25℃時(shí)，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(xué)知識(shí)，意在考查考生對(duì)基本概念、基本理論的理解。難度中等。 A項(xiàng)，反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，如銨鹽與堿，錯(cuò)；B項(xiàng)，石墨穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)的能量低，由高能量物質(zhì)轉(zhuǎn)化成低能量物質(zhì)的反應(yīng)放熱，故ΔH<0，正確；C項(xiàng)，SO2與O2發(fā)生的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，所以1 mol SO2和0.5 mol O2不可能完全轉(zhuǎn)化，放出的能量應(yīng)小于49.15 kJ，錯(cuò)；D項(xiàng)，燃燒熱是指完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的能量，101 kPa,25℃時(shí)液態(tài)水比氣態(tài)水穩(wěn)定，錯(cuò)。 答案：B 10．下列熱化學(xué)方程式中，正確的是(　　) A．甲烷的燃燒熱為890.3 kJmol－1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJmol－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(yīng)生成NH3(g)放熱19.3 kJ，其熱化學(xué)方程式為 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJmol－1 C．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3 kJmol，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝2(－57.3)kJmol－1 D．在101 kPa時(shí)，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(xué)方程式表示為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJmol－1 解析：本題考查熱化學(xué)知識(shí)，考查考生的計(jì)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(shí)放出的熱量，A項(xiàng)，產(chǎn)物氣態(tài)水不屬于穩(wěn)定氧化物；B項(xiàng)，合成氨為可逆反應(yīng)，在放出19.3 kJ熱量時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量小于1 mol，因此N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<－38.6 kJmol－1；C項(xiàng)，中和熱是指強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量，而與生成水的物質(zhì)的量的多少無(wú)關(guān)；D項(xiàng)，2 g H2的物質(zhì)的量為1 mol，故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量應(yīng)為571.6 kJ。 答案：D 點(diǎn)評(píng)：本題B項(xiàng)考生常因不理解熱化學(xué)方程式計(jì)量系數(shù)與ΔH關(guān)系，忽視合成氨為可逆反應(yīng)而錯(cuò)選。 二、非選擇題 11．請(qǐng)按要求完成下列問(wèn)題： 已知丙烷(C3H8)的燃燒熱是－2 219.9 kJ/mol，請(qǐng)寫(xiě)出丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式：____________________________________________________________________________， 當(dāng)它氧化生成1 g H2O(l)時(shí)放出的熱量是：______________________________。 解析：據(jù)燃燒熱的定義可以寫(xiě)出丙烷的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 219.9 kJ/mol，當(dāng)它氧化生成1 g H2O(l)時(shí)放出的熱量是2 219.9 kJ72≈31 kJ。 答案：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 219.9 kJ/mol　31 kJ 12．已知下列熱化學(xué)方程式： ①H2(g)＋O2(g)===H2O(l) 　ΔH＝－285.8 kJmol－1 ②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) 　ΔH＝－241.8 kJmol－1 ③C(s)＋O2(g)===CO(g) 　ΔH＝－110.5 kJmol－1 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g) 　ΔH＝－393.5 kJmol－1 回答下列問(wèn)題： (1)H2的燃燒熱ΔH為_(kāi)_____；C的燃燒熱為_(kāi)_____。 (2)燃燒1 g H2生成液態(tài)水，放出的熱量為_(kāi)_______。 (3)已知CO的燃燒熱為283.0 kJmol－1，現(xiàn)有CO、H2和CO2組成的混合氣體116.8 L(標(biāo)準(zhǔn)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_(kāi)_____L，CO在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)約為_(kāi)_____(精確至小數(shù)點(diǎn)后2位)。 解析：(2)熱量Q＝n|ΔH| ＝285.8 kJmol－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)＝ mol22.4 L/mol 所以CO的體積分?jǐn)?shù)＝＝0.394≈0.39。 答案：(1)－285.8 kJmol－1　393.5 kJmol－1 (2)142.9 kJ (3)22.4　0.39 13．(xx經(jīng)典習(xí)題選萃)在一定條件下，S8(s)和O2(g)發(fā)生反應(yīng)依次轉(zhuǎn)化為SO2(g)和SO3(g)。反應(yīng)過(guò)程中的能量關(guān)系可用下圖簡(jiǎn)單表示(圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。 (1)寫(xiě)出表示S8燃燒熱的熱化學(xué)方程式________________________。 (2)寫(xiě)出SO3分解生成SO2和O2的熱化學(xué)方程式________________________。 (3)若已知1個(gè)S8分子中有8個(gè)硫硫鍵，硫氧鍵的鍵能為d kJmol－1，氧氧鍵的鍵能為e kJmol－1，則S8分子中硫硫鍵的鍵能為_(kāi)_______________。 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(shí)放出的熱量，因此根據(jù)定義先寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)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(chǎn)物的數(shù)據(jù)，因此該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g)　ΔH＝－8a kJmol－1。(3)設(shè)S8分子中硫硫鍵的鍵能為x kJmol－1，反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，結(jié)合(1)可得8x＋8e－16d＝－8a。解得x＝2d－a－e。 答案：(1)S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g)　ΔH＝－8a kJmol－1 (2)2SO3(g)===2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋2b kJmol－1 (3)(2d－a－e)kJmol－1 14．科學(xué)家預(yù)測(cè)“氫能”將是未來(lái)最理想的新能源。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________。 若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱2.444 kJ，則氫氣的燃燒熱ΔH＝________。 (2)根據(jù)“綠色化學(xué)”的理想，為了制備H2，某化學(xué)家設(shè)計(jì)了下列化學(xué)反應(yīng)步驟： ①CaBr2＋H2OCaO＋2HBr ②2HBr＋HgHgBr2＋H2↑ ③HgBr2＋CaOHgO＋CaBr2 ④2HgO2Hg＋O2↑ 上述過(guò)程的總反應(yīng)可表示為_(kāi)____________________________。 (3)也有人認(rèn)為利用氫氣作為能源不太現(xiàn)實(shí)。你的觀(guān)點(diǎn)呢？請(qǐng)說(shuō)明能夠支持你的觀(guān)點(diǎn)的理由______________________________________________________________________。 解析：(1)書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)要注意生成的是1 mol氣態(tài)水。而氫氣的燃燒熱應(yīng)是生成1 mol液態(tài)水時(shí)放出的熱量。 (2)將(①＋②＋③)2＋④得到： 2H2O2H2↑＋O2↑。 (3)不現(xiàn)實(shí)，理由是現(xiàn)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(diǎn)太低，給儲(chǔ)存和運(yùn)輸帶來(lái)困難。(或：現(xiàn)實(shí)，制取氫氣用水為原料，來(lái)源豐富；氫氣燃燒的產(chǎn)物是水，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)任何污染等。) 答案：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) 　ΔH＝－241.8 kJmol－1　－285.8 kJmol－1 (2)2H2O2H2↑＋O2↑ (3)不現(xiàn)實(shí)，理由是：現(xiàn)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(diǎn)太低，給儲(chǔ)存和運(yùn)輸帶來(lái)很大困難(或：現(xiàn)實(shí)，制取氫氣用水為原料，來(lái)源豐富；氫氣燃燒的產(chǎn)物是水，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)任何污染等) 15．能源危機(jī)當(dāng)前是一個(gè)全球性問(wèn)題，開(kāi)源節(jié)流是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的重要舉措。 (1)下列做法有助于能源“開(kāi)源節(jié)流”的是________(填字母)。 a．大力發(fā)展農(nóng)村沼氣，將廢棄的秸稈轉(zhuǎn)化為清潔高效的能源 b．大力開(kāi)采煤、石油和天然氣以滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求 c．開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉?、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(fù)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?cè)谘鯕獠蛔銜r(shí)燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時(shí)充分燃燒生成二氧化碳，反應(yīng)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_(kāi)_______。 ②12 g石墨在一定量的空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過(guò)程放出的熱量為_(kāi)_______。 (3)已知：N2、O2分子中化學(xué)鍵的鍵能分別是946 kJmol－1、497 kJmol－1。 N2 (g)＋O2 (g)===2NO (g)　ΔH＝＋180.0 kJmol－1 NO分子中化學(xué)鍵的鍵能為_(kāi)_______kJmol－1。 解析：(1)開(kāi)源節(jié)流的主要措施是減少化石燃料的使用、提高燃料的燃燒效率、開(kāi)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(zhì)所具有的能量越低越穩(wěn)定，故石墨更穩(wěn)定。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱時(shí)，要求燃燒產(chǎn)物位于穩(wěn)定狀態(tài)，即C應(yīng)生成CO2氣體，故石墨的燃燒熱為110.5 kJmol－1＋283.0 kJmol－1＝393.5 kJmol－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(yīng)為CO和CO2的混合氣體。設(shè)生成CO的物質(zhì)的量為x，則CO2的物質(zhì)的量為(1 mol－x)，故有28 gmol－1x＋44 gmol－1(1 mol－x)＝36 g，解得x＝0.5 mol。因此該過(guò)程放出的熱量為110.5 kJmol－10.5 mol＋393.5 kJmol－10.5 mol＝252.0 kJ。 (3)ΔH＝＋180.0 kJmol－1＝946 kJmol－1＋497 kJmol－1－2E(N—O)，則E(N—O)＝631.5 kJmol－1。 答案：(1)acd (2)①石墨　393.5 kJmol－1　②252.0 kJ (3)631.5