高中化学选修4第1章 第2节 燃烧热 能源

高中化学选修4第1章 第2节 燃烧热 能源

‎2011-2012学年高二化学选修4（人教版）同步练习第一章 第二节 燃烧热 能源 一. 教学内容：‎ 燃烧热和能源 二. 重点、难点：‎ ‎1. 理解燃烧热的概念 ‎2. 掌握有关燃烧热的计算 三. 具体内容： ‎ ‎（一）燃烧热 ‎ ‎1. 概念 ‎2. 注意事项 ‎3. 表示意义 ‎4. 有关燃烧热的计算 ‎（二）能源 ‎1. 能源 ‎2. 能源的分类 ‎3. 解决能源危机的方法 ‎4. 如何提高煤的燃烧效率 ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收可得100gCaCO3沉淀。则完全燃烧1mol无水乙醇时放出的热量是（ ）‎ A. 0.5Q B. Q C. 2Q D. 5Q 答案：C 解析：考察对于燃烧热概念的准确理解。‎ ‎[例2] 把煤作为燃料可通过下列两种途径获得热量：‎ 途径1：直接燃烧：C（s）+O2（g） CO2（g）（放热Q1kJ）‎ 途径2：先制成水煤气，再燃烧水煤气：‎ C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）（吸热Q2kJ）；2CO（g）+O2（g） 2CO2（g）；2H2（g）‎ ‎+O2（g） 2H2O（g），后两个反应共放热Q3kJ。‎ 试回答下列问题： ‎ ‎（1）判断途径1放出的总热量____（填“大于”、“等于”或“小于”）途径2放出的总热量。‎ ‎（2）在制水煤气的反应里，反应物所具有的总能量___生成物所具有的总能量（同上），因此在反应时，反应物就需要___能量才能转化为生成物，其反应的条件为_____。‎ ‎（3）简述煤通过途径2作为燃料的意义。‎ 答案：等于；小于；吸收；高温；固体煤经过处理变成气体燃料后，不仅在燃烧时减少SO2和烟尘对大气造成污染，而且燃烧效率高，也便于输送。‎ 解析：了解煤的利用和提高使用效率、减少污染的方法。‎ ‎[例3] 燃烧6g碳全部生成气体时放出的热量，如果全部被水吸收，可使1kg水由20℃升高到67℃，水的比热容为4.2kJ·（kg·℃）-1，求碳的燃烧热？ ‎ 答案：394.8 kJ·mol-1 ‎ 解析：掌握有关燃烧热的计算。‎ ‎[例4] 下列说法或表示方法正确的是（ ）‎ A. 等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多 B. 由C（石墨）＝C（金刚石）；△H＝＋1.90kJ·mol-1可知，金刚石比石墨稳定 C. 在101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） △H＝-285.8kJ·mol-1‎ D. 在稀溶液中，H＋（aq）+OH-（aq）=H2O（l） △H＝-57.3kJ·mol-1 ，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ 答案：D 解析：考察燃烧热和中和热的知识判断。‎ ‎ ‎ ‎[例5] 下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：‎ 物质 Cl2‎ Br2‎ I2‎ H2‎ HCl HI HBr 键能（kJ·mol-1）‎ ‎243‎ ‎193‎ ‎151‎ ‎436‎ ‎431‎ ‎298‎ ‎366‎ ‎（1）以上物质的单质中本身具有的能量最低的是_____；‎ ‎（2）以上物质的氢化物中最不稳定的是_____；‎ ‎（3）X2＋H2＝2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是_____反应；（填“吸热”或“放热”）‎ ‎（4）相同条件下，X2分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是______；‎ ‎（5）无上表中的数据，你能正确回答出（4）吗？____，你的依据是________。‎ 答案：H2；HI；放热；Cl2；能；生成物越稳定，放出的热量越多，在HX中HCl最稳定。‎ 解析：将反应热的知识和非金属的知识相联系。 ‎ ‎[例6] 依据实验数据，写出下列反应的热化学方程式。 ‎ ‎（1）18g葡萄糖与适量O2（g）反应，生成CO2（g）和H2O（l），放出280.4kJ热量：____________‎ ‎（2）2.3g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7g水和2.24LCO2（标准状况）并放出68.35kJ热量：_________________________‎ 答案：‎ ‎（1）C6H12O6（s）+6O2（g）=6H 2O（l）+6CO2（g） △H＝-2804kJ·mol-1‎ ‎（2） C2H6O（l）+3O2（g）→3H 2O（l）+2CO2（g） △H＝-1367kJ·mol-1‎ 解析：考察物质燃烧的热化学方程式的书写。 ‎ ‎[例7] 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 ‎① CH3OH（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋3H2（g）；△H＝＋49.0kJ·mol－1‎ ‎② CH3OH（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2（g）；△H＝－192.9kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是（ ）‎ A. CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1‎ B. 反应①中的能量变化如右图所示 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）＋1/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2（g）的△H＞—192.9kJ·mol－1‎ 答案：D 解析：利用反应热进行比较。‎ ‎[例8] 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6（s）+6O2（g）=6H 2O（l）+6CO2（g） △H＝-2800kJ·mol-1。葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算： ‎ ‎（1）100g葡萄糖在人体完全氧化时所产生的热量为____。‎ ‎（2）人的体温一般要保持在36.5℃，低于此温度则要“打寒颤”，并靠消耗葡萄糖释放出的能量来维持体温，与此同时有一部分能量转化为ATP。若形成1molATP需消耗10.75g葡萄糖，则“打寒颤”时会有___％的能量转化为热量。‎ 答案：1557kJ；55 ‎ 解析：用热量的知识和人体的实际生理活动相结合。‎ ‎【模拟试题】（答题时间：60分钟）‎ ‎1. 下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是（ ） ‎ ‎① 燃烧时发生氧化反应；② 充分燃烧的产物不污染环境；③ 乙醇是一种再生能源；④ 燃烧时放出大量热量 A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④ ‎ ‎2. 下列说法不正确的是（ ）‎ A. 化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 B. 化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体 C. 直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好 D. 固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低 ‎3. 氢气是一种很有前途的能源物质，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是（ ）‎ A. 利用太阳能直接使水分解产生氢气 B. 以焦炭和水制取水煤气后分离出氢气 C. 用Fe跟HCl反应放出氢气 D. 由热电站提供电力电解水产生氢气 ‎4. 在相同条件下，燃烧时对大气污染程度最小的燃料是（ ）‎ A. 液化气 B. 煤油 C. 煤饼 D. 木柴 ‎5. 下列叙述正确的是（ ）‎ A. 电能是二级能源 B. 水力是二级能源 ‎ C. 天然气是一级能源 D. 水煤气是一级能源 ‎6. 关于用水制取二级能源H2，以下研究方向中不正确的是（ ） ‎ A. 构成水的氢和氧是可以燃烧的物质，因此，可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源 B. 设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生H2‎ C. 寻找高效催化剂，使水分解产生H2，同时释放能量 D. 寻找特殊的化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取H2‎ ‎7. 依据实验数据，写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎（1）1molC2H4（g）与适量O2（g）反应，生成CO2（g）和H2O（l），放出1411kJ热量：____________‎ ‎（2）2molAl（s）与适量O2（g）反应，生成Al2O3（s），放出1669.8kJ热量：____________‎ ‎8. 科学家研究南极冰芯样本后发现，工业革命前的65万年间，地球大气层中的温室气体稳定，CO2含量一直处在180—289ppm之间，CH4含量在320—720ppb之间。现在大气中的CO2和CH4含量分别高达380ppm和1700ppb，导致温室气体含量变化的主要原因是________。‎ ‎① 以煤为能源的机器的广泛使用；② 以石油为能源的机器的广泛使用；③ 以原子能为能源的核工业的发展；④ 以风能、太阳能为能源的新兴工业的发展 ‎9. 石油是一种重要能源，人类正面临着石油短缺、油价上涨的困惑。以下解决能源问题的方法不当的是（ ） ‎ A. 用木材作燃料 B. 用液氢替代汽油 C. 开发风能 D. 开发地热能 ‎10. 1.00L 1.00mol/L H2SO4溶液与2.00L 1.00 mol/L NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，该反应的中和热数值为____，表示其中和热的热化学方程式为___________。‎ ‎11. 已知：（1）Zn（s）+1/2O2（g）==ZnO（s），ΔH=-348.3kJ/mol ‎         （2） 2Ag（s）+1/2 O2（g）== Ag2O（s），ΔH=-31.0kJ/mol ‎ 则Zn（s）+ Ag2O（s）== ZnO（s）+ 2Ag（s）的ΔH等于 A. -317.3kJ/mol        B. -379.3kJ/mol        C. -332.8 kJ/mol   D. 317.3 kJ/mol ‎12. 灰锡（以粉末状存在）和白锡是锡的两种同素异形体。已知：‎ ‎① Sn（s、白）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g） △H1‎ ‎② Sn（s、灰）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g） △H2 ‎ ‎③ Sn（s、灰）Sn（s、白） △H3＝＋2.1kJ/mol 下列说法正确的是（ ）‎ A. △H1＞△H2‎ B. 锡在常温下以灰锡状态存在 C. 灰锡转化为白锡的反应是放热反应 D. 锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏 ‎【试题答案】‎ ‎1. D 2. AD 3. A 4. A 5. AC 6. AC ‎7. （1）C2H4（g）+3O2（g）=2H 2O（l）+2CO2（g） △H＝-1411kJ·mol-1‎ ‎（2） 2Al（s）+3/2O2（g）=Al2O3（s） △H＝-1669.8kJ·mol-1‎ ‎8. ①② 9. A ‎10. 57.31kJ·mol-1；1/2H2SO4（aq）+NaOH（aq）=1/2Na2SO4（aq）+H2O（l） △H＝-57.3kJ·mol-1‎ ‎11. A 12. D ‎【试题解析】‎ ‎1. 燃烧时发生氧化反应本身没有错误，但不是作为燃料的优点。‎ ‎2. 燃料的充分燃烧需要足够多的空气，接触面积大，不是任何条件下；将煤液化或气化，是增大接触面积，会提高燃烧的效率。‎ ‎3. 考虑实际效益，电解水成本高，Fe与HCl产生氢气少，焦炭与水反应不易分离出H2，实际的途径就是利用太阳能和催化剂的方法制得。‎ ‎4. 煤油燃烧会产生黑色烟尘和有毒的SO2气体；煤饼燃烧不仅产生烟尘，煤中所含的硫在燃烧时会生成SO2；木柴燃烧会产生大量的烟尘。‎ ‎5. 水力和天然气可直接提供能源，所以属于一级能源。‎ ‎6. A中能燃烧的是H2，不是化合态的氢；C中水要分解必须吸收能量。‎ ‎7. 注意热化学方程式的配平要和热量的数值相对应。‎ ‎8. 找产生大量温室气体的过程。‎ ‎10. 注意中和热指的是生成1molH2O所释放的能量。‎ ‎11. 将反应2逆向书写，就是吸收热量，再将其与反应1相加，则热量为两数相减。‎ ‎12. Sn（s、灰）Sn（s、白），说明白锡能量高，因此反应1放热多，但因为△H为负值，所以放热越多，△H越小；常温下，因为锡是相对比较活泼的金属，以化合物的形式存在；因灰锡以粉末形式存在，所以会毁坏。‎