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燃烧热能源习题
燃烧热-能源习题
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(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!
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一、选择题
1.下列分别是利用不同能源发电的实例图形,其中不属于新能源开发利用的是()
答案:
C
2.下列性质中,能说明乙醇宜作燃料的是( )
①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种可再生能源④燃烧时放出大量的热
A.①②③ﻩB.①②④
C.①③④D.②③④
解析:
在选择燃料时,应从物质的燃烧热(燃烧热值高),燃料的储量(储量大,可再生),对生态环境的影响(无影响或尽可能小)等各方面综合考虑,乙醇燃烧热值高,充分燃烧生成物为CO2和H2O,对环境无污染,且可以由绿色植物光合作用的产物淀粉发酵制取,是一种可再生能源,而燃烧时发生氧化反应是所有可燃物燃烧时的共性,故①错误。
答案:
D
3.下列说法正确的是()
A.CO是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的CO2,故反应一定是吸热反应
B.在101kPa时,1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C.物质燃烧都需要氧气
D.物质燃烧放出热量的多少与外界条件有关
解析:
A中CO是强还原剂(高温时),点燃时易和氧气反应,生成稳定的二氧化碳,故CO燃烧是放热反应;B中碳燃烧有完全燃烧与不完全燃烧,1 mol碳完全燃烧生成CO2时所放出的热量叫燃烧热;任何发光放热的剧烈的化学反应都叫燃烧,如H2在Cl2中燃烧。
答案:
D
4.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)===8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-5800kJ·mol-1的叙述中错误的是()
A.该反应的反应热为ΔH=-5800kJ·mol-1,是放热反应
B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该式的含义为25 ℃、101kPa下,2mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ
D.该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5 800kJ·mol-1
解析:
根据燃烧热的定义,丁烷的物质的量应为1mol,故题中方程式不是丁烷的燃烧热的热化学方程式,由题中方程式可知丁烷燃烧热为2900kJ·mol-1,再根据热化学方程式的书写注意事项及意义可知,A、B、C正确,D错误。
答案:
D
5.已知下列热化学方程式:
CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-445.15kJ/mol
CH4(g)+
O2(g)===CO(g)+2H2O(l)
ΔH=-607.3 kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-802.3kJ/mol
则CH4的燃烧热为()
A.445.15kJ/molB.607.3kJ/mol
C.890.3 kJ/mol D.802.3 kJ/mol
解析:
1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时的ΔH=-890.3kJ/mol,故甲烷的燃烧热为890.3 kJ/mol。
答案:
C
6.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=+763.3kJ/mol
B.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-763.3kJ/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=-1526.6 kJ/mol
解析:
根据燃烧热的定义,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
7.已知热化学方程式C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(g)ΔH=-1256kJ/mol,下列说法正确的是( )
A.乙炔(C2H2)的燃烧热为1256kJ/mol
B.若转移10 mol电子,则消耗2.5mol O2
C.若生成2mol液态水,则ΔH=-2512kJ/mol
D.若形成4 mol碳氧共用电子对,则放出的热量为2 512 kJ
解析:
1mol可燃物完全燃烧生成最稳定的氧化物时,所放出的热量称为该可燃物的燃烧热。
由于热化学方程式中的水是气态,不是最稳定的状态,故A不正确。
消耗1molO2转移电子4mol,若转移10 mol电子,则n(O2)=
mol=2.5 mol,故B正确。
生成2mol气态水时,ΔH=-2512kJ/mol,C不正确。
形成4mol碳氧共用电子对,也就是生成1molCO2,放出的热量应为628 kJ。
答案:
B
8.煤的气化是实施节能环保的一项重要措施。
通常在高温下将煤转化为水煤气,再将水煤气作为气体燃料。
有关热化学方程式如下:
①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH1=+131.3kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH3=-483.6 kJ/mol
下列有关说法正确的是( )
A.水煤气只能用作燃料
B.水煤气是一种二级能源,比煤直接燃烧污染小
C.等质量的CO和H2完全燃烧时,前者放热多
D.由③反应可以确定H2的燃烧热为241.8kJ/mol
解析:
水煤气在工业上还可用作还原性气体,故A项错;水煤气属于二级能源,其燃烧产物为CO2和H2O,比煤直接燃烧污染小,故B正确;通过②、③反应可以计算得出,等质量的H2比CO完全燃烧放热多,故C错误;H2燃烧生成的稳定的氧化物应为液态水,故D错误。
答案:
B
9.下列说法正确的是( )
A.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-801.3kJ/mol
结论:
CH4的燃烧热为801.3kJ/mol
B.Sn(s,灰)
Sn(s,白)
ΔH=+2.1 kJ/mol(灰锡为粉末状)
结论:
锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏
C.稀溶液中有:
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ/mol
结论:
将盐酸与氨水的稀溶液混合后,若生成1molH2O,则会放出57.3kJ的能量
D.C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-395 kJ·mol-1
结论:
相同条件下金刚石性质比石墨稳定
解析:
A错,H2O为液态时才是CH4的燃烧热;C错,氨水因电离需要吸收热量,放出的热量将小于57.3kJ。
D项,将两方程式相减,得C(s,石墨)===C(s,金刚石)ΔH=+1.5kJ/mol意味着石墨变成金刚石要吸收能量,即金刚石比石墨能量高,根据能量高则不稳定的规律,可知D不正确。
答案:
B
10.已知:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-Q1kJ·mol-1①
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=-Q2kJ·mol-1②
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-Q3kJ·mol-1③
常温下,取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况),经完全燃烧后恢复到常温,放出的热量(单位:
kJ)为( )
A.0.4Q1+0.05Q3ﻩB.0.4Q1+0.05Q2
C.0.4Q1+0.1Q3 D.0.4Q1+0.2Q3
解析:
常温下水呈液态,可利用①③反应进行计算,11.2 L混合气体中n(CH4)=0.4 mol,n(H2)=0.1mol,即0.4 molCH4燃烧放出的热量为0.4Q1kJ,0.1 mol H2燃烧放出的热量为0.05Q3kJ,故总共放出的热量为(0.4Q1+0.05Q3)kJ。
答案:
A
二、非选择题
11.能源可划分为一级能源和二级能源。
自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源;需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。
氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取:
2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.6kJ/mol。
根据以上叙述回答:
(1)下列叙述正确的是(双选)( )
A.电能是二级能源ﻩB.水力是二级能源
C.天然气是一级能源ﻩD.焦炉气是一级能源
(2)已知:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ/mol,等质量的氢气和甲烷分别完全燃烧后,放出的热量之比约为( )
A.1∶3.4ﻩB.1∶1.7
C.2.6∶1D.4.6∶1
(3)关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向不正确的是(双选)( )
A.组成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源
B.设法将太阳光聚焦,产生高温,使水分解产生氢气
C.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
D.寻找特殊催化剂,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气
解析:
(1)电能通常是由其他能源(如煤、石油等)间接制取的,应属于二级能源。
直接利用水的动能和势能,水力应属于一级能源,若用水力发电,则发出的电能应属于二级能源。
天然气为一级能源。
焦炉气是炼焦的产物,是从煤间接制取的,应属于二级能源。
(3)构成水的氢、氧两元素与其单质H2和O2性质不同,水不能燃烧,O2也不是可燃物,O2只是能助燃。
A错。
水的分解是吸热反应,利用太阳能产生高温使水分解,此法可取,B正确。
催化剂只能改变反应的速率,却不能把水分解,水分解的反应是吸热反应,C错。
D是一个可以肯定的研究方向,以解决分解水制H2的问题。
答案:
(1)AC
(2)C(3)AC
12.①CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
ΔH=+177.7kJ
②C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=-131.3kJ/mol
③H2SO4(l)+NaOH(l)===
Na2SO4(l)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol
④C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5 kJ/mol
⑤CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ/mol
⑥HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol
⑦2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/mol
(1)上述热化学方程式中,不正确的有________;不正确的理由分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)根据上述信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)上述反应中,表示燃烧热的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
表示中和热的热化学方程式为______________________。
解析:
(1)①中反应热的单位应是kJ/mol,②式不符合实际反应情况,碳和水的反应属于吸热反应,ΔH>0;③式中H2SO4、NaOH、Na2SO4的聚集状态应为aq。
(2)据⑦可写出表示H2燃烧热的热化学方程式:
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol。
(3)燃烧热是101kPa1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,故④、⑤表示燃烧热的热化学方程式;同理,中和热是指酸碱的稀溶液中和生成1mol水时所放出的热量,故⑥可表示中和热的热化学方程式。
答案:
(1)①②③ ①中ΔH单位有误;②不符合客观事实,ΔH应大于零;③除H2O外各物质均处于稀溶液中,应用aq标注
(2)H2(g)+
O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol
(3)④⑤ ⑥
13.“嫦娥一号”登月成功,实现了中国人“奔月”的梦想。
(1)发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧,这种推进剂的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
(请写两条)
(2)下列是298K时,氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式:
H2(g)+
O2(g)===H2O(l)
ΔH=-285.8kJ·mol-1
C(g)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5kJ·mol-1
C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5 518kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3kJ·mol-1
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最多的是____________,通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是________(保留1位小数)。
(3)已知:
H2(g)===H2(l)ΔH=-0.92kJ·mol-1
O2(g)===O2(l)ΔH=-6.84kJ·mol-1
H2O(l)===H2O(g) ΔH=44.0kJ·mol-1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)H2的密度小,相同质量的H2比其他燃料燃烧放出的热量多,产物H2O不对大气造成污染。
(2)根据各物质燃烧的燃烧热数据可算出,等质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时,H2放出热量最多。
等质量的H2和C燃烧产生的热量比为:
285.8∶
=4.4∶1。
(3)根据H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1,以及题给各物质状态变化时的焓变,可求出H2(l)+
O2(l)===H2O(g)的焓变ΔH的数值,ΔH=(-285.8+0.92+×6.84+44)kJ·mol-1
=-237.46 kJ·mol-1。
答案:
(1)相同质量时,氢气放出的热量多 产物为水,无污染(其他合理答案均可)
(2)H24.4∶1
(3)H2(l)+O2(l)===H2O(g)
ΔH=-237.46 kJ·mol-1
14.以下是一些烷烃的燃烧热(kJ/mol)数据,回答下列问题:
化合物
燃烧热
化合物
燃烧热
甲烷
891.0
正丁烷
2 878.0
乙烷
1560.8
异丁烷
2869.6
丙烷
2221.5
2甲基丁烷
3531.3
(1)已知:
物质的能量越高越不稳定,根据表中的数据,比较正丁烷、异丁烷的热稳定性:
正丁烷________异丁烷(填“>”或“<”)。
(2)写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量________(填“越多”、“越少”或“相同”)。
解析:
(1)由表中数据可知,正丁烷的燃烧热大于异丁烷,燃烧热越大,能量越高,越不稳定,由此知正丁烷的热稳定性小于异丁烷。
(2)由表查得乙烷的燃烧热为1560.8kJ/mol,故乙烷燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)+
O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1560.8kJ/mol
(3)16gCH4(1 mol CH4)完全燃烧放出热量为891.0kJ,16g C2H6完全燃烧放出热量为
×16g=832 kJ<891.0kJ。
CH4中m(C)∶m(H)=12∶4=3∶1,C2H6中m(C)∶m(H)=24∶6=4∶1,乙烷中碳的质量分数大于甲烷,因此得出:
相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少。
答案:
(1)< (2)C2H6(g)+
O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1560.8kJ/mol (3)越少
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