高中化学新人教版选修4 第1章 化学反应与能量 第2节 燃烧热 能源习题.docx
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高中化学新人教版选修4第1章化学反应与能量第2节燃烧热能源习题
第2节燃烧热能源
一、选择题
1．（2015·上海十三校联考）化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。
下列有关说法正确的是（）
A．该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能
B．该合成氨过程不属于氮的固定
C．空气、水、太阳能均为可再生资源
D．断裂N2中的N≡N键会释放出能量
解析：
A项，该合成中的能量转化效率没有达到100%；B项，把游离态的氮转变为化合态的氮的过程都属于氮的固定；D项，断裂化学键要吸收能量。
答案：
C
2．中国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于（）
①增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源 ②减少炉中杂质气体（如SO2等）的形成 ③提高煤炭的热效率并减少CO的排放 ④使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率
A．①②B．①③④
C．②③D．③④
解析：
由于大块的固体燃料与空气的接触面积有限，燃烧往往不够充分，采用沸腾炉是将固体燃料粉碎，以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率，同时又能防止煤炭不充分燃烧产生CO污染大气。
答案：
D
3．（2015·西宁检测）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如下：
①CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g） ΔH＝＋49.0kJ/mol
②CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2（g） ΔH＝－192.9kJ/mol
根据上述反应，下列说法正确的是（）
A．CH3OH充分燃烧放出的热量为192.9kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②可推知反应CH3OH（l）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）的ΔH>－192.9kJ/mol
解析：
反应②中H2（g）不是稳定的氧化物，A项不正确；反应①为吸热反应，而图示反应为放热反应，B项不正确；根据反应①、②可知，CH3OH转变成H2的过程可以吸收能量，也可以放出能量，C项不正确；由于CH3OH在气态时比在液态时能量高，可知等量CH3OH（l）比CH3OH（g）反应时放出热量少，即D项正确。
答案：
D
4．炽热的炉膛内有反应：
C（s）＋O2（g）===CO2（g） △H＝－392kJ·mol－1，往炉膛内通入水蒸气时，有如下反应：
C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g） △H＝131kJ·mol－1；CO（g）＋
O2（g）===CO2（g） △H＝－282kJ·mol－1；H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH＝－241kJ·mol－1。
由以上反应推断往炽热的炉膛内通入水蒸气时（）
A．不能节省燃料，但能使炉火瞬间更旺
B．虽不能使炉火瞬间更旺，但可以节省燃料
C．既能使炉火瞬间更旺，又能节省燃料
D．既不能使炉火瞬间更旺，又不能节省燃料
解析：
炉膛内通入水蒸气时，有如下反应发生：
C（s）＋H2O（g）
CO（g）＋H2（g），生成的CO和H2都是可燃性气体，故能使炉火瞬间更旺。
根据盖斯定律，C（s）十H2O（g）===CO（g）＋H2（g） △H＝131kJ·mol－1，CO（g）＋
O2（g）===CO2（g） △H＝－282kJ·mol－1，H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） △H＝－241kJ·mol－1，三个方程加和即得总反应式C（s）＋O2（g）===CO2（g） △H＝（131－282－241）kJ·mol－1＝－392kJ·mol－1，故与相同量的炭燃烧放出的热量相同，因此不能节省原料。
答案：
A
5．下列说法正确的是（）
A．甲烷燃烧热的数值为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－890.3kJ·mol－1
B．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的中和热为57.4kJ/mol
C．相同条件下，2mol氢原子所具有的能量小于1mol氢分子所具有的能量
D．同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件的ΔH相同
解析：
燃烧热的定义中必须生成稳定的氧化物，而A项反应中没有生成液态水，A项不正确；醋酸是弱电解质，其电离要吸热，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的中和热小于57.4kJ/mol，B项不正确；2mol氢原子生成H2时形成H—H键要放出热量，说明2mol氢原子的能量大于1mol氢分子的能量，所以C项不正确；一个反应的ΔH与反应条件无关，D项正确。
答案：
D
6．（2015·经典习题选萃）已知：
CH3OH（g）＋
O2（g）―→CO2（g）＋2H2（g） ΔH＝＋190kJ/mol。
下列说法正确的是（）
A．CH3OH的燃烧热为190kJ/mol
B．该反应说明CH3OH比H2稳定
C．反应中的能量变化与反应体系的温度和压强无关
D．CO2（g）＋2H2（g）―→CH3OH（g）＋
O2（g） ΔH＝－190kJ/mol
解析：
本题考查化学反应中的能量变化。
考查考生对基本概念的掌握程度。
难度中等。
燃烧热的定义中必须生成稳定的氧化物，而该反应没有生成液态水，A选项错误；该反应为吸热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物总体的稳定性小于生成物总体的稳定性，不能单一反应物与单一生成物进行比较，B选项错误；反应中的能量变化与压强和温度也有关系，C选项错误；该反应的逆过程为放热反应，且各物质的物质的量无变化，D选项正确。
答案：
D
7．（2015·安徽巢湖中学月考）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－Q1kJ·mol－1
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－Q2kJ·mol－1
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－Q3kJ·mol－1
常温下，取体积比为4：
1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），经完全燃烧后恢复到常温，放出的热量为（）
A．0.4Q1＋0.05Q3B．0.4Q1＋0.05Q2
C．0.4Q1＋0.1Q3D．0.4Q1＋0.2Q3
解析：
标准状况下的混合气体11.2L，其物质的量是0.5mol。
其中甲烷0.4mol，氢气0.1mol，又知在常温下，水是液态。
所以0.4mol甲烷完全燃烧放出热量：
0.4mol×Q1kJ·mol－1＝0.4Q1kJ；0.1mol氢气完全燃烧放出热量：
0.1mol×
Q3kJ·mol－1＝0.05Q3kJ，所以标准状况下11.2L混合气体燃烧共放出热量：
（0.4Q1＋0.05Q3）kJ。
答案：
A
8．（2015·成都航天中学高二月考）据以下三个热化学方程式：
2H2S（g）＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（l） △H＝－Q1kJ/mol
2H2S（g）＋O2（g）===2S（s）＋2H2O（l） ΔH＝－Q2kJ/mol；
2H2S（g）＋O2（g）＝2S（s）＋2H2O（g） △H＝－Q3kJ/mol。
则下列有关Q1、Q2、Q3三者关系判断正确的是（）
A．Q1>Q2>Q3B．Q1>Q3>Q2
C．Q2>Q2>Q1D．Q2>Q1>Q3
解析：
比较△H时要带符号进行比较。
答案：
A
9．（2015·经典习题选萃）下列说法或表示方法正确的是（）
A．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应一定不能发生
B．由石墨比金刚石稳定可知：
C（金刚石，s）===C（石墨，s） ΔH<0
C．已知：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－98.3kJ/mol。
将1molSO2和0.5molO2充入一密闭容器中充分反应，放出49.15kJ的热量
D．在101kPa,25℃时，1gH2完全燃烧生成气态水，放出120.9kJ的热量，则氢气的燃烧热为241.8kJ/mol
解析：
本题考查热化学知识，意在考查考生对基本概念、基本理论的理解。
难度中等。
A项，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应，如铵盐与碱，错；B项，石墨稳定，对应的能量低，由高能量物质转化成低能量物质的反应放热，故ΔH<0，正确；C项，SO2与O2发生的反应为可逆反应，所以1molSO2和0.5molO2不可能完全转化，放出的能量应小于49.15kJ，错；D项，燃烧热是指完全燃烧生成稳定氧化物时放出的能量，101kPa,25℃时液态水比气态水稳定，错。
答案：
B
10．下列热化学方程式中，正确的是（）
A．甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－890.3kJ·mol－1
B．500℃、30MPa下，将0.5molN2（g）和1.5molH2（g）置于密闭容器中充分反应生成NH3（g）放热19.3kJ，其热化学方程式为
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－38.6kJ·mol－1
C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1
D．在101kPa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＝－571.6kJ·mol－1
解析：
本题考查热化学知识，考查考生的计算能力。
难度中等。
燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，A项，产物气态水不属于稳定氧化物；B项，合成氨为可逆反应，在放出19.3kJ热量时生成NH3的物质的量小于1mol，因此N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH<－38.6kJ·mol－1；C项，中和热是指强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，而与生成水的物质的量的多少无关；D项，2gH2的物质的量为1mol，故2molH2燃烧生成液态水时放出热量应为571.6kJ。
答案：
D
点评：
本题B项考生常因不理解热化学方程式计量系数与ΔH关系，忽视合成氨为可逆反应而错选。
二、非选择题
11．请按要求完成下列问题：
已知丙烷（C3H8）的燃烧热是－2219.9kJ/mol，请写出丙烷燃烧的热化学方程式：
____________________________________________________________________________，
当它氧化生成1gH2O（l）时放出的热量是：
______________________________。
解析：
据燃烧热的定义可以写出丙烷的燃烧热的热化学方程式为C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l） ΔH＝－2219.9kJ/mol，当它氧化生成1gH2O（l）时放出的热量是2219.9kJ÷72≈31kJ。
答案：
C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l） ΔH＝－2219.9kJ/mol 31kJ
12．已知下列热化学方程式：
①H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8kJ·mol－1
②H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH＝－241.8kJ·mol－1
③C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH＝－110.5kJ·mol－1
④C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－393.5kJ·mol－1
回答下列问题：
（1）H2的燃烧热ΔH为______；C的燃烧热为______。
（2）燃烧1gH2生成液态水，放出的热量为________。
（3）已知CO的燃烧热为283.0kJ·mol－1，现有CO、H2和CO2组成的混合气体116.8L（标准状况），完全燃烧后放出总能量为867.9kJ，且生成18g液态水，则混合气体中H2为______L，CO在混合气体中的体积分数约为______（精确至小数点后2位）。
解析：
（2）热量Q＝n·|ΔH|
＝
×285.8kJ·mol－1
＝142.9kJ。
（3）m（H2O）＝18g→n（H2O）＝1mol→n（H2）＝1mol→V（H2）＝22.4L
↓
Q（H2）＝285.8kJ→Q（CO）＝582.1kJ
→n（CO）＝
mol→V（CO）＝
mol×22.4L/mol
所以CO的体积分数＝
＝0.394≈0.39。
答案：
（1）－285.8kJ·mol－1 393.5kJ·mol－1
（2）142.9kJ
（3）22.4 0.39
13．（2015·经典习题选萃）在一定条件下，S8（s）和O2（g）发生反应依次转化为SO2（g）和SO3（g）。
反应过程中的能量关系可用下图简单表示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据）。
（1）写出表示S8燃烧热的热化学方程式________________________。
（2）写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式________________________。
（3）若已知1个S8分子中有8个硫硫键，硫氧键的键能为dkJ·mol－1，氧氧键的键能为ekJ·mol－1，则S8分子中硫硫键的键能为________________。
解析：
（1）燃烧热指的是1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，因此根据定义先写出反应的化学方程式：
S8（s）＋8O2（g）===8SO2（g），又由于题干中给出的焓变是指生成1mol产物的数据，因此该反应的热化学方程式为S8（s）＋8O2（g）===8SO2（g） ΔH＝－8akJ·mol－1。
（3）设S8分子中硫硫键的键能为xkJ·mol－1，反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，结合
（1）可得8x＋8e－16d＝－8a。
解得x＝2d－a－e。
答案：
（1）S8（s）＋8O2（g）===8SO2（g） ΔH＝－8akJ·mol－1
（2）2SO3（g）===2SO2（g）＋O2（g） ΔH＝＋2bkJ·mol－1
（3）（2d－a－e）kJ·mol－1
14．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）由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，该反应的热化学方程式为____________________________________________________________________________。
若1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，则氢气的燃烧热ΔH＝________。
（2）根据“绿色化学”的理想，为了制备H2，某化学家设计了下列化学反应步骤：
①CaBr2＋H2O
CaO＋2HBr
②2HBr＋Hg
HgBr2＋H2↑
③HgBr2＋CaO
HgO＋CaBr2
④2HgO
2Hg＋O2↑
上述过程的总反应可表示为_____________________________。
（3）也有人认为利用氢气作为能源不太现实。
你的观点呢？
请说明能够支持你的观点的理由______________________________________________________________________。
解析：
（1）书写热化学方程式时要注意生成的是1mol气态水。
而氢气的燃烧热应是生成1mol液态水时放出的热量。
（2）将（①＋②＋③）×2＋④得到：
2H2O
2H2↑＋O2↑。
（3）不现实，理由是现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来困难。
（或：
现实，制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等。
）
答案：
（1）H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH＝－241.8kJ·mol－1 －285.8kJ·mol－1
（2）2H2O
2H2↑＋O2↑
（3）不现实，理由是：
现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来很大困难（或：
现实，制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等）
15．能源危机当前是一个全球性问题，开源节流是应对能源危机的重要举措。
（1）下列做法有助于能源“开源节流”的是________（填字母）。
a．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b．大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料
d．减少资源消耗，注重资源的重复使用、资源的循环再生
（2）金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。
①在通常状况下，金刚石和石墨相比较，________（填”金刚石”或”石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为________。
②12g石墨在一定量的空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为________。
（3）已知：
N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol－1、497kJ·mol－1。
N2（g）＋O2（g）===2NO（g） ΔH＝＋180.0kJ·mol－1
NO分子中化学键的键能为________kJ·mol－1。
解析：
（1）开源节流的主要措施是减少化石燃料的使用、提高燃料的燃烧效率、开发新能源等。
（2）①由图知，石墨具有的能量比金刚石的低，而物质所具有的能量越低越稳定，故石墨更稳定。
计算标准燃烧热时，要求燃烧产物位于稳定状态，即C应生成CO2气体，故石墨的燃烧热为110.5kJ·mol－1＋283.0kJ·mol－1＝393.5kJ·mol－1。
②12g石墨在一定量的空气中燃烧，生成气体36g，此气体应为CO和CO2的混合气体。
设生成CO的物质的量为x，则CO2的物质的量为（1mol－x），故有28g·mol－1×x＋44g·mol－1×（1mol－x）＝36g，解得x＝0.5mol。
因此该过程放出的热量为110.5kJ·mol－1×0.5mol＋393.5kJ·mol－1×0.5mol＝252.0kJ。
（3）ΔH＝＋180.0kJ·mol－1＝946kJ·mol－1＋497kJ·mol－1－2E（N—O），则E（N—O）＝631.5kJ·mol－1。
答案：
（1）acd
（2）①石墨 393.5kJ·mol－1 ②252.0kJ
（3）631.5
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