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课时作业2 燃烧热 能源
9
1.(2019年扬州高二模拟)下列能源组合中,均属于新能源的一组是( )
①天然气;②煤;③核能;④石油;⑤太阳能;⑥生物质能;
⑦风能;⑧氢能。
A.①②③④ B.①⑤⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥⑦⑧ D.③⑤⑥⑦⑧
解析:核能、太阳能、生物质能、风能、氢能均属于新能源,具有资源丰富、可再生、没有污染或很少污染的特点。
答案:D
2.(2019年甘肃省甘谷县第一中学高二月考)已知下列热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol
H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
则氢气的燃烧热为( )
A.438.6 kJ/mol B.241.8 kJ/mol
C.285.8 kJ/mol D.无法确定
解析:根据2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol可知氢气的物质的量不是1 mol,氢气燃烧生成液态水稳定,故A错误;根据H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol,可知氢气燃烧生成气态水,不是最稳定的物质,故B错误;根据燃烧热的定义,1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量就是氢气的燃烧热,故C正确;根据热化学方程式H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol可以确定氢气的燃烧热,故D错误。
答案:C
3.(2019年太原高二检测)下列热化学方程式中,ΔH能正确表示物质的燃烧热的是( )
A.CO(g)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-283.0 kJ/mol
9
B.C(s)+O2(g)===CO(g)
ΔH=-110.5 kJ/mol
C.H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ/mol
D.2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l)
ΔH=-11 036 kJ/mol
解析:根据燃烧热的概念“101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量”知,CO(g)和气态水均不是稳定的氧化物,故B、C错误;而D项中C8H18(l)的化学计量数为2,不符合燃烧热的概念。
答案:A
4.(2019年陕西省城固县第一中学开学考试)下列热化学方程式,正确的是( )
A.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·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=-890.3 kJ·mol-1
B.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol-1
C.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
D.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
解析:燃烧热为1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,生成的H2O为液态水,热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,故A错误;合成氨是可逆反应,不能完全进行到底,题目中没有说明转化的氮气或氢气的物质的量,因此无法计算放出的热量,故B错误;发生的反应是Ca(OH)2+H2SO4===CaSO4+2H2O,存在Ca2+和SO42-的反应,因此放出的热量不是2×57.3 kJ,故C错误;2 g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ·mol-1,即2 mol氢气完全燃烧放出的热量为2×285.8 kJ=571.6 kJ,则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,故D正确。
答案:D
9
5.(2019年浙江省宁波市北仑中学开学考试)C2H5OH、CH4、C3H8、C是常用的燃料,它们的燃烧热依次为1 366.8 kJ·mol-1、890.3 kJ·mol-1、2 219.9 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1。相同质量的这四种燃料,完全燃烧时放出热量最少的是( )
A.C2H5OH B.CH4 C.C3H8 D.C
解析:燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,所以根据燃烧热计算1 g燃料放出的热量,1 g乙醇燃烧放出的热量为1 366.8/46≈29.71 kJ,1 g甲烷燃烧放出的热量为890.3/16≈55.64 kJ,1 g丙烷燃烧放出的热量为2 219.9/44≈50.45 kJ,1 g碳燃烧放出的热量为393.5/12≈32.79 kJ,所以相同质量的这四种燃料,完全燃烧时放出热量最少的是乙醇,故选A。
答案:A
6.合理利用燃料,减少污染,符合“绿色奥运”理念。下列关于燃料的说法正确的是( )
A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料
B.氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料
C.乙醇是比汽油更环保、不可再生的燃料
D.石油和煤是工厂经常使用可再生的化石燃料
解析:“可燃冰”为固体甲烷水合物,A错;氢气的热值一般比其他可燃物高且生成物是水,无污染,B对;乙醇是可再生能源,C错;煤和石油是不可再生能源,D错。
答案:B
7.(2019年陕西联考)已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol
CO(g)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-282.9 kJ/mol
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为( )
A.2∶1 B.1∶2
C.1∶1 D.2∶3
解析:水的物质的量为=0.2 mol,由2H2+O2===2H2O可知,n(H2)=n(H2O)=0.2 mol,由2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1可知,0.2 mol H2燃烧放出的热量为57.16 kJ,则CO燃烧放出的热量为113.74 kJ-57.16 kJ=56.58 kJ,设混合气体中CO的物质的量为x,则
9
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.9 kJ·mol-1
1 282.9 kJ
x 56.58 kJ
解得x=0.2 mol,即n(CO)=0.20 mol,
则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为1∶1,故C正确。
答案:C
8.(1)在101 kPa时,CO在1.0 mol O2中完全燃烧,生成2.0 mol CO2,放出566.0 kJ的热量,CO的燃烧热为________,表示CO燃烧热的热化学方程式为: ______________________________________。
(2)1.0 L 1.0 mol/L H2SO4溶液与2.0 L 1.0 mol/L NaOH溶液完全反应,放出114 .6kJ的热量,该反应的中和热ΔH=________,表示其中和热的热化学方程式为:
________________________________________________________________________。
解析:(1)生成2.0 mol CO2时,有2.0 mol CO完全燃烧。而CO的燃烧热应以燃烧1.0 mol CO为标准,故其燃烧热为566.0 kJ/mol×=283.0kJ/mol,表示其燃烧热的热化学方程式为:CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol。 (2)中和热应以生成1.0 mol H2O为标准,故该反应的中和热ΔH=-114.6 kJ/mol×=-57.3 kJ/mol,表示其中和热的热化学方程式为:H2SO4(aq)+
NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol。
答案:(1)283.0 kJ/mol
CO(g)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-283.0 kJ/mol
(2)-57.3 kJ/mol
H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ/mol
提高训练
9.(2019年陕西省西安市远东第一中学高二月考) 下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
9
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH5
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH7
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8
A.① B.④
C.②③④ D.①②③
解析:①由于CO具有可燃性,所以ΔH1<ΔH2;②由于能量S(s)ΔH4;③由于前一个反应消耗反应物较少,所以ΔH5>ΔH6;④由于前一个反应吸热,后一个反应放热,所以ΔH7>ΔH8,故选C。
答案:C
10.完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,为完全吸收生成的CO2,并使之生成正盐Na2CO3,消耗掉0.8 mol/L NaOH溶液500 mL,则燃烧1 mol酒精放出的热量( )
A.0.2Q B.0.1Q
C.5Q D.10Q
解析:根据反应CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O,可知生成CO2的物质的量为0.2mol,由酒精的化学式为C2H5OH可知燃烧的C2H5OH为0.1 mol,故1 mol C2H5OH燃烧产生热量为10Q,故选D项。
答案:D
11.(2019年临沂市重点中学高二上学期月考)已知热化学方程式:
C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(g)
ΔH=-1 256 kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
A.C2H2的燃烧热为1 256 kJ·mol-1
B.若生成2 mol液态水,则ΔH=-2 512 kJ·mol-1
C.若转移10 mol电子,则消耗2.5 mol O2
D.若形成4 mol碳氧共用电子对,则放出的热量为2 512 kJ
9
解析:燃烧热对应的水应为液态,A错;生成2 mol液态水放出热量大于2 512 kJ,故ΔH<-2 512 kJ·mol-1,B错;O2~4e-,则转移10 mol电子,消耗O2为2.5 mol,C正确;形成4 mol碳氧共用电子对,即生成1 mol CO2(g),故放出热量为1 256 kJ·mol-1× mol=628 kJ,D错。
答案:C
12.(2019年金陵中学三模)2017年中国首次海域可燃冰(CH4·nH2O,密度ρ1 g·cm-3)试开采成功。若以辛烷代表汽油(密度ρ2 g·cm-3)的组成,下列说法不正确的是 ( )
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH1=—a kJ·mol-1
②2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l)
ΔH 2 = —b kJ·mol-1
A.可燃冰适宜保存在低温、高压的环境中
B.1 m3可燃冰可释放出标准状况下m3的CH4
C.汽油的燃烧热约为0.5b kJ·mol-1
D.1 m3可燃冰释放出的甲烷燃烧放出的热量约为等体积汽油的228aρ1/(16+18n)bρ2倍
解析:A项,可燃冰是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶水合物,故可燃冰适宜保存在低温、高压的环境中,A项正确;B项,1 m3可燃冰的质量为ρ1106 g,n(CH4·nH2O)=mol,释放出CH4物质的量为mol,1 m3可燃冰释放出标准状况下CH4的体积为mol×22.4 L/mol=L=m3,B项错误;C项,根据②,汽油的燃烧热为0.5b kJ/mol,C项正确;D项,1m3可燃冰释放出CH4的物质的量为mol,根据①,这些CH4燃烧放出的热量为kJ,1 m3汽油的物质的量为mol,根据②,1 m3汽油完全燃烧放出的热量为kJ,1 m3可燃冰释放出的甲烷燃烧放出的热量约为等体积汽油的kJ÷kJ=[228aρ1/(16+18n)bρ2]倍,D项正确。
答案:B
13.能源危机是当前全球问题,开源节流是应对能源危机的重要举措。
9
(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是________(填序号)。
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,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们燃烧氧气不足时生成一氧化碳,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,金刚石和石墨中________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,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946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。
N2(g)+O2(g)===2NO(g)
ΔH=+180.0 kJ·mol-1。
NO分子中化学键的键能为________kJ·mol-1。
(4)综合上述有关信息,请写出CO和NO反应的热化学方程式____________________________。
解析:(2)①石墨的能量更低,更稳定。石墨的燃烧热指1 mol石墨完全燃烧生成CO2时放出的热量。12 g石墨物质的量为1 mol,在一定量空气中燃烧,依元素守恒,若生成CO2为44 g,若生成CO为28 g,生成气体36 g,则生成气体为CO与CO2,设CO物质的量为x,CO2物质的量为1-x,28x+44(1-x)=36 g,x=0.5 mol,CO2的物质的量为0.5mol,
9
依图象分析,C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol;C(石墨,s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ/mol,则生成0.5 mol CO和0.5 mol CO2,放出热量0.5 mol×110.5 kJ·mol-1+0.5 mol×393.5 kJ·mol-1=252.0 kJ。(3)ΔH=E(N2键能)+E(O2键能)-2E(NO键能),2E(NO键能)=946 kJ·mol-1+497 kJ·mol-1-180.0 kJ·mol-1,E(NO键能)=631.5kJ·mol-1。(4)已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1,N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0kJ·mol-1,目标反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)可由前者减后者获得,则ΔH=-746.0 kJ·mol-1。
答案:acd (2)①石墨 393.5 kJ·mol-1
②252.0 kJ (3)631.5
(4)2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)
ΔH=-746.0 kJ·mol-1
探究创新
14.(2019年西安月考 )下列图示关系不正确的是( )
解析:物质的燃烧和中和反应均为化学反应,故燃烧热和中和热均属于反应热,两者是并列关系,A正确;能源分为一次能源和二次能源,一种能源不可能同时是一次能源和二次能源,二者为并列关系,而非交叉关系,B错误;氧化还原反应既有放热反应又有吸热反应,非氧化还原反应也既有放热反应又有吸热反应,C正确;根据能源的分类可知,有太阳能、新能源、可再生能源、沼气等,D正确。
答案:B
15.(2019年河南省林州市第一中学高三调研)如图为氟利昂(如CFCl3
9
)破坏臭氧层的反应过程示意图,下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中断裂极性键C—Cl键
B.过程Ⅱ可表示为O3+Cl===ClO+O2
C.过程Ⅲ中O+O===O2是吸热过程
D.上述过程说明氟利昂中的氯原子是破坏O3的催化剂
解析:过程Ⅰ中CFCl3转化为CFCl2和氯原子,断裂极性键C—Cl键,A正确;根据图中信息可知,过程Ⅱ可表示为O3+Cl===ClO+O2,B正确;原子结合成分子的过程是放热过程,C错误;上述过程说明氟利昂中的氯原子是破坏O3的催化剂,D正确。
答案:C
9
10
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