第一章第2节 燃烧热 能源带答案.docx

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第一章第2节燃烧热能源带答案

第一章化学反应与能量

第二节　燃烧热　能源

1．木炭、氢气、酒精等燃料的燃烧均属于放热反应。

2．1molH2在O2中充分燃烧生成液态水时，放出285.8kJ的热量，则该反应中表示生成1molH2O（l）的热化学方程式为H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol。

3．等质量的碳在氧气中完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多（填“多”或“少”）。

4．化石燃料主要包括：

煤、石油、天然气，它们均属于不可再生（填“可再生”或“不可再生”）能源。

【学习新知】

一、燃烧热　　　　　　　　　　　　　

1．定义

25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

2．单位

燃烧热属于反应热的一种，单位为kJ/mol（或kJ·mol－1）。

3．意义

25℃、101kPa时甲烷的燃烧热ΔH＝－890.31kJ/mol，热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.31kJ/mol。

说明：

1mol甲烷完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）时放出890.31kJ的热量。

[自我诊断]

1．判断正误：

（1）1mol可燃物在任何条件下完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量即为该可燃物的燃烧热。

（×）

（2）燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变。

（×）

（3）1molH2完全燃烧生成水蒸气放出的热量叫H2的燃烧热。

（×）

（4）12g碳在O2中燃烧产生稳定的CO气体，放出的总热量为碳的燃烧热。

（×）

[探究释疑]

1．对燃烧热的理解

（1）外界条件：

25℃、101kPa。

（2）可燃物用量：

1mol。

（3）燃烧结果：

C→CO2（g）、H→H2O（l）、S→SO2（g）。

（4）表示方法：

燃烧热是反应热的一种，ΔH均小于零，文字叙述燃烧热时用“正值”或ΔH表示，如甲烷的燃烧热为890.31kJ/mol或ΔH＝－890.31kJ/mol。

（5）“纯物质”指纯净物（单质或化合物）。

（6）“稳定”既包含化学性质的稳定，也包含物质所处的状态稳定。

2．对表示燃烧热的热化学方程式的理解

可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数可以是分数。

例如：

C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）　ΔH＝－5518kJ/mol。

3．热量＝可燃物的物质的量×燃烧热。

4．燃烧热和中和热的比较

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

放热

ΔH及其单位

ΔH<0，单位均为“kJ/mol”

不同点

反应物的量

可燃物为1mol

不一定为1mol

生成物的量

不确定

生成的水为1mol

涵义

101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量

在稀溶液里，酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量

[例题讲练]

例1：

下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的燃烧热的是（　A　）

A．CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283.0kJ·mol－1

B．C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1

C．H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（g）ΔH＝－241.8kJ·mol－1

D．2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）ΔH＝－11036kJ·mol－1

例题2：

下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式（25℃，101kPa）：

①C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）ΔH＝－2878kJ·mol－1

②C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（g）ΔH＝－2658kJ·mol－1

③C4H10（g）＋

O2（g）===4CO（g）＋5H2O（l）ΔH＝－1746kJ·mol－1

④C4H10（g）＋

O2（g）===4CO（g）＋5H2O（g）ΔH＝－1526kJ·mol－1

由此判断，正丁烷的燃烧热ΔH是（　A　）

A．－2878kJ·mol－1　　　　B．－2658kJ·mol－1

C．－1746kJ·mol－1D.．－1526kJ·mol－1

二、能源的分类及化石燃料的利弊　　　

1．概念

2．化石燃料

（1）包括：

石油、煤、天然气。

（2）缺点

3．新能源

（1）类别：

新能源主要包括太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能。

（2）特点：

资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。

[自我诊断]

2．判断正误：

（1）液化石油气、天然气为清洁能源，因此它们属于新能源。

（×）

（2）太阳能、风能、地热能属于一次能源。

（√）

（3）煤的液化和气化可大大减轻燃煤对环境的污染，提高煤的利用率。

（√）

（4）太阳能、核能、氢能属于新能源。

（√）

（5）化石燃料是可再生能源。

（×）

[探究释疑]

1．能源的分类

凡是能提供某种形式能量的资源，统称为能源。

它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能源。

分类依据

种类

举例

转换过程

一次能源

太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等

二次能源

电能、氢能、石油的加工产品、煤的加工产品等

使用历史

常规能源

化石燃料

新能源

太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等

性质

可再生能源

太阳能、风能、氢能、生物质能等

不可再生能源

化石燃料、核能

2.化石燃料的利弊

（1）煤是重要的化工原料，把煤作为燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用。

（2）煤直接燃烧时产生的CO、SO2等有毒气体及烟尘会对环境造成严重污染。

（3）煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用率低且运输不方便。

（4）可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及烟气净化脱硫等，大大减轻燃煤对环境的污染，提高煤的利用率。

[例题讲练]

例3：

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＝－483.6kJ/mol

下列有关说法正确的是（　B　）

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．由反应③可以确定H2的燃烧热为241.8kJ/mol

例4：

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；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－1。

（1）下列叙述正确的是____AC____。

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

（2）关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是____AC____。

A．氢气和氧气都是可以燃烧的物质，因此研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源

B．设法将太阳光聚集，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．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气

1．燃烧热概念中“稳定氧化物”的涵义是什么？

是不是最高价态的氧化物比低价态的更稳定？

（1）可燃物中的碳元素完全燃烧生成的是CO2（g）而不是CO（g）；可燃物中的氢元素完全燃烧生成的是H2O（l）而不是H2O（g）。

（2）并不是高价态的氧化物一定比低价态的氧化物稳定，如硫元素燃烧生成的稳定氧化物是SO2（g）而不是SO3（g）。

2．提高煤燃烧效率的措施

（1）通入过量的氧气。

（2）将煤粉碎，增大煤与空气的接触面积。

（3）将煤气化或液化。

3．化石燃料的缺点蕴藏量有限，不能再生，利用率低，污染环境。

4．氢能的优点：

燃烧热值高，资源丰富，无毒，产物无污染。

【演练闯关】

1．下列关于燃烧热的说法中正确的是（　C　）

A．1mol物质燃烧所放出的热量

B．常温下，可燃物燃烧放出的热量

C．在25℃、1.01×105Pa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量

D．燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变

2．下列分别是利用不同能源发电的实例图，其中不属于新能源开发利用的是（　C　）

3．以下几个热化学方程式，能表示有关物质燃烧时的燃烧热的热化学方程式是（　B　）

A．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝＋110.5kJ/mol

B．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ/mol

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ/mol

D．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ/mol

4．下列关于热化学反应的描述中正确的是（　D　）

A．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba（OH）2反应的反应热ΔH＝－114.6kJ·mol－1

B．密闭容器中，9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6g时，放出19.12kJ热量，则Fe（s）＋S（s）===FeS（s）　ΔH＝＋95.6kJ·mol－1

C．常温时H2（g）的燃烧热ΔH＝－285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6kJ·mol－1　

D．常温时葡萄糖的燃烧热ΔH＝－2800kJ·mol－1，则

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ·mol－1

5．丙烷是一种优良的燃料，常用于火炬内熊熊大火的来源。

试回答下列问题：

负号

（1）如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O（l）过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。

（2）写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：

____________C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝－2215.0kJ/mol_________。

（3）二甲醚（CH3OCH3）是一种新型燃料，应用前景广阔。

1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。

若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________1∶3________。

第一章化学反应与能量

第二节　燃烧热　能源

[基础达标]

1．形成节约能源和保护生态环境的产业结构是人类与自然和谐发展的重要保证，你认为下列行为中有悖于这一保证的是（　B　）

A．开发太阳能、水能、风能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料

B．研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展

C．在农村推广使用沼气

D．减少资源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生

2．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。

我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。

氢能具有的优点包括（　A　）

①原料来源广　②易燃烧、热值高　③储存方便　④制备工艺廉价易行

A．①②B．①③C．③④D.．②④

3．已知常温下燃烧1g甲烷生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625kJ。

下列热化学方程式中不正确的是（　D　）

A．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890kJ·mol－1

B．CO2（g）＋2H2O（l）===CH4（g）＋2O2（g）ΔH＝＋890kJ·mol－1

C.1/2CH4（g）＋O2（g）===1/2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝－445kJ·mol－1

D．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－55.625kJ·mol－1

4．如图所示是“能源相关图”，下列四组能源选项中全部符合图中阴影部分能源的是（　C　）

A．煤炭、石油、沼气B．水能、生物质能、天然气

C．风能、太阳能、潮汐能D．地热能、海洋能、核能

5．已知：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1，下列说法正确的是（　C　）

A．CO的燃烧热为－283kJ·mol－1

B．CO的燃烧热为566kJ·mol－1

C．CO的燃烧热ΔH＝－283kJ·mol－1

D．如图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系

6．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＝－607.3kJ/mol

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890.3kJ/mol

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－802.3kJ/mol

则CH4的燃烧热为（　C　）

A．445.15kJ/molB.．607.3kJ/molC．890.3kJ/molD.．802.3kJ/mol

7．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）ΔH＝－566kJ·mol－1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890kJ·mol－1

由1molCO和3molCH4组成的混合气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（　B　）

A．2912kJB.．2953kJ

C．3236kJD.．3867kJ

8．能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题：

（1）我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是ACD（填字母）。

A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用

B．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠

C．煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重

D．通过洁净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率

（2）乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料。

2.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43kJ的热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为

C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1366.89kJ·mol－1___

[能力提升]

1．甲烷和氢气燃烧的热化学方程式分别如下：

（1）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH1

（2）2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH2

（3）2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH3

取体积比为4∶1的甲烷和氢气混合气体11.2L（标准状况），完全燃烧后恢复常温，放出热量为（　A　）

A．0.4ΔH1＋0.05ΔH3B.．0.4ΔH1＋0.05ΔH2

C．0.4ΔH1＋0.1ΔH3D.．0.4ΔH1＋0.2ΔH3

2．下列说法或表示法不正确的是（　D　）

A．1mol硫蒸气与2mol硫蒸气完全燃烧时，燃烧热相同

B．已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1，则H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1

C．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若将含1molCH3COOH的醋酸溶液与含1molBa（OH）2的溶液混合，放出的热量小于57.3kJ

D．在101kPa、25℃时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝＋285.8kJ·mol－1

3．已知H2的燃烧热为ΔH＝－285.8kJ/mol，CO的燃烧热为ΔH＝－282.8kJ/mol；现有H2和CO组成的混合气体5.6L（标准状况），经充分燃烧后恢复至常温，放出总热量为71.15kJ，并生成液态水。

下列说法正确的是（　D　）

A．CO燃烧的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－282.8kJ/mol　

B．H2燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－571.6kJ/mol

C．燃烧前混合气体中CO的体积分数为60%

D．燃烧后的产物全部与足量的过氧化钠作用产生0.125molO2

4．分析下表数据，推断下列说法正确的是（　A　）

烷烃

乙烷

丙烷

丁烷

戊烷

燃烧热/kJ·mol－1

1559.8

2219.9

2877.0

3536.2

沸点/℃

－88.6

－42.1

－0.5

36.1

熔点/℃

－183.3

－189.7

－138.4

－129.7

A.己烷的燃烧热约为4196kJ·mol－1

B．表示乙烷燃烧热的热化学方程式为2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1559.8kJ·mol－1

C．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多

D．从上表可以分析得，丁烷气体最不适宜做气体打火机的有机燃料

5．已知25℃、101kPa时，乙烯和乙炔（C2H2）燃烧的热化学方程式分别为C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－1411kJ·mol－1；2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－2600kJ·mol－1，又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。

据此，下列说法不正确的是（　A）

A．物质的燃烧热热值越大，火焰温度越高

B．相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少

C．25℃、101kPa时，1mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量小于1411kJ

D．乙烷（C2H6）的燃烧热ΔH<－1411kJ·mol－1

6．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：

_____C＋H2O（g）

CO＋H2_______________________。

（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＝－2220.0kJ·mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－282.57kJ·mol－1，则相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量比值约为____7.9∶1____。

（3）已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1，则相同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量的比值约为____2.8∶1____。

（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

__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。

7．科学家预测“氢能”将是未来最理想的新能源。

请回答下列问题：

（1）实验测得，1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ热量，则下列表示氢气燃烧热的热化学方程式为_____B___（填字母）。

A．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－142kJ/mol

B．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ/mol

D．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－285.8kJ/mol

（2）根据“绿色化学”的思想，为了制备H2，某化学家设计了下列化学反应步骤：

①CaBr2＋H2O

CaO＋2HBr②2HBr＋Hg

HgBr2＋H2↑

③HgBr2＋CaO

HgO＋CaBr2④2HgO

2Hg＋O2↑

上述过程的总反应可表示为

____________________2H2O

2H2↑＋O2↑______。

（3）利用核能把水分解，制出氢气，是目前许多国家正在研究的课题。

如图是国外正在研究中的一种流程（硫—碘热循环法），其中用了过量的碘。

请写出反应①的化学方程式：

________SO2＋I2＋2H2O

2HI＋H2SO4_______。

用硫—碘热循环法制取氢最大的优点是_____SO2和I2可以循环使用，无污染_______。