2020_2021学年高中化学第一章化学反应与能量2燃烧热能源课时作业含解析新人教版选修4 8页

1 课时作业 3 燃烧热 能源 时间：45 分钟 满分：100 分 一、选择题(每小题 4 分，共 48 分) 1．下列热化学方程式正确的是(ΔH 的绝对值均正确)( B ) A．Hg＋1 2 O2===HgO ΔH＝－90.7 kJ·mol－1(反应热) B．P(s)＋3 2 Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1(反应热) C．CH3OH(l)＋3 2 O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－725.76 kJ·mol－1(燃烧热) D．NaOH(aq)＋HNO3(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热) 解析：热化学方程式中需要注明各物质的状态，A 项错误；燃烧热是指在 101 kPa 时， 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时释放出的能量，CH3OH 完全燃烧应生成二氧化碳 气体和液态水，C 项错误；中和反应是放热反应，ΔH 应小于 0，D 项错误。 2．已知： ①2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋483.6 kJ·mol－1 ②H2S(g)===H2(g)＋S(g) ΔH＝＋20.1 kJ·mol－1 下列判断正确的是( B ) A．氢气的燃烧热：ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 B．相同条件下，充分燃烧 1 mol H2(g)与 1 mol S(g)的混合物比充分燃烧 1 mol H2S(g) 放热多 20.1 kJ C．由①②知，水的热稳定性小于硫化氢 D．②中若生成固态硫，ΔH 将增大 解析：由①可知，H2(g)＋1 2 O2(g)===H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1×1 2 ＝－241.8 kJ·mol－1，燃烧热中生成的水应是液态水，A 错误；②表示的是 1 mol H2S(g)所含有的能量 比 1 mol H2(g)与 1 mol S(g)的混合物所含有的能量少 20.1 kJ，故相同条件下，充分燃烧 1 mol H2(g)与 1 mol S(g)的混合物比充分燃烧 1 mol H2S(g)放热多 20.1 kJ，B 项正确；由 ①②知，水分解比硫化氢分解要多吸收能量，即水不易分解，说明水的稳定性大于硫化氢， C 项错误；由于 S(g)→S(s)，要放热，故②中若生成固态硫，ΔH 将减小，D 项错误。 3．下列说法不正确的是( D ) 2 A．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将提高 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．化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 解析：固体煤变为气体燃料后，增大燃料接触面积，燃烧充分，燃烧效率将提高，A 正 确；化石燃料中含 C、S 等元素，在燃烧过程中能产生污染环境的 CO、SO2 等有害气体，B 正 确；直接燃烧煤的能源利用率低且产生的污染物多，将煤进行深加工后再燃烧，产生的污染 物少，燃烧效率更高，因此效果更好，C 正确；化石燃料只有在适当的温度和有足量氧气的 条件下才能充分燃烧，D 错误。 4．已知反应：①101 kPa 时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1 ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 ③H2(g)＋1 2 O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 ④H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－1 下列结论正确的是( A ) A．碳的燃烧热大于 110.5 kJ·mol－1 B．浓硫酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水，放出 57.3 kJ 热量 C．氢气的燃烧热为 241.8 kJ·mol－1 D．碳的燃烧热为 110.5 kJ·mol－1 解析：燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，C 完全燃烧 的产物是 CO2，CO 继续燃烧生成 CO2 放出热量，则 C 的燃烧热大于 110.5 kJ·mol－1；浓硫酸 中的 H＋与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水，放出 57.3 kJ 热量，但是浓硫酸的稀释又有热量 释放，所以该反应过程放出的热量大于 57.3 kJ。 5．下列说法正确的是( B ) A．已知 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为 241.8 kJ/mol B．已知 NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ/mol，则含 0.5 mol NaOH 的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于 28.7 kJ C．可燃物的系数为 1 的燃烧反应的焓变即为该可燃物的燃烧热 D．已知 2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH＝a kJ/mol，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝b kJ/mol，则 a>b 3 解析：A 选项错误，燃烧热指生成液态水放出的热量，不是生成气态水；B 选项正确， 因为醋酸电离吸收热量，所以放出的热量会略小；C 选项错误，表示燃烧热的反应除可燃物 系数为 1，还必须注意产物及各物质的状态；D 选项错误，生成 CO 放出的热量数值偏小，则 ΔH 的值偏大，故选 B。 6．已知化学反应：C(s)＋1 2 O2(g)===CO(g) ΔH1<0；CO(g)＋1 2 O2(g)===CO2(g) ΔH2<0； C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0；下列说法正确的是(相同条件下)( B ) A．56 g CO 和 32 g O2 的总能量小于 88 g CO2 的能量 B．碳的燃烧热是ΔH3 C．ΔH1<ΔH3 D．28 g CO 的能量比 44 g CO2 的能量高 解析：CO 燃烧是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，A 错误；D 中忽略了 O2 的能量，错误；比较ΔH 时必须带符号，C 错误。 7．已知热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ/mol，则下列关于 热化学方程式 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH2 的说法正确的是( B ) A．热化学方程式中的化学计量数表示分子数 B．该反应中的ΔH2>0 C．该反应中的ΔH2＝－571.6 kJ/mol D．该反应与题述反应互为可逆反应 解析：热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，不表示分子数。该反应是 2H2(g) ＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ/mol 逆向进行的反应，ΔH2＝＋571.6 kJ/mol，但该 反应与题述反应不互为可逆反应，因二者的反应条件不相同。 8．已知 H2 的燃烧热为 285.8 kJ/mol，CO 的燃烧热为 282.8 kJ/mol。现有 H2 和 CO 组成 的混合气体 56.0 L(标准状况)，充分燃烧后，放出热量 710.0 kJ，并生成液态水。下列说 法正确的是( C ) A．CO 燃烧的热化学方程式为 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝＋282.8 kJ/mol B．H2 燃烧的热化学方程式为 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJ/mol C．燃烧前的混合气体中，H2 的体积分数为 40% D．混合气体燃烧后与足量的过氧化钠反应，转移电子 2 mol 解析：A 项，1 mol CO 燃烧生成 1 mol CO2 放热 282.8 kJ，ΔH<0，错误。B 项，由于 题目中已知 H2 的燃烧热，因此生成的 H2O 应为液态，错误。设 56.0 L 混合气体中含 H2 的物 4 质的量为 x，CO 的物质的量为 y，列式 x＋y＝ 56.0 L 22.4 L·mol－1＝2.5 mol ①，285.8 kJ·mol －1x＋282.8 kJ·mol－ 1y＝710.0 kJ ②，联立①②解得 x＝1 mol，则 H2 的体积分数为 1 2.5 ×100%＝40%，C 项正确。混合气体燃烧后生成 H2O、CO2 共 2.5 mol，与足量的过氧化钠 反应能产生 O2 1.25 mol，转移电子总数为 2.5 mol，D 项错误。 9．充分燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为 Q。完全吸收它生成的 CO2 气体生成正盐， 需 5 mol/L 的 KOH 溶液 100 mL，则丁烷的燃烧热为( A ) A．16Q B．8Q C．4Q D．2Q 解析：由题意可得关系式： C4H10～4CO2～8KOH～4K2CO3 1 8 x 5 mol/L×0.1 L＝0.5 mol 得 x＝6.25×10－2 mol，即得 6.25×10－2 mol 丁烷充分燃烧放出热量 Q，则 1 mol 丁烷 充分燃烧会放出 16Q 的热量，故选 A 项。 10．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 CO(g)＋1 2 O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1 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( C ) A．2 1 B．1 2 C．1 1 D．2 3 解析：根据热化学方程式可知：H2 的燃烧热为 571.6 kJ·mol－1÷2＝285.8 kJ·mol－1， 生成的 n(H2O)＝ 3.6 g 18 g·mol－1＝0.2 mol，参加反应的 H2 为 0.2 mol，故 H2 燃烧放出的热量为 0.2 mol×285.8 kJ·mol－1＝57.16 kJ。CO 燃烧放出的热量为 113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，CO 的燃烧热为 282.9 kJ·mol－1，故 n(CO)＝ Q 放 |ΔH CO | ＝ 56.58 kJ 282.9 kJ·mol－1＝0.2 mol。 则 n(H2) n(CO)＝1 1。 11．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 ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝ ＋ 49.0 kJ·mol－1 5 ②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 下列说法正确的是( D ) A．CH3OH 的燃烧热为 192.9 kJ·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推知反应：CH3OH(l)＋1 2 O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9 kJ·mol－1 解析：A 项燃烧热是指在 101 kPa 时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热 量，而反应②中生成 H2(g)，故该项错误；B 项反应①是吸热反应，而图中所示是放热反应， 故 B 项错误；C 项由题给两个方程式知，CH3OH 转变成 H2 可吸热，也可放热，故 C 项错误； 由 CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH<0 可知，D 项正确。 12．下列说法正确的是( B ) A．甲烷的标准燃烧热为 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．CO(g)的燃烧热是 283.0 kJ·mol－1，则 2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝＋ 566 kJ·mol－1 C．NaOH 和 HCl 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＝－114.6 kJ·mol－1 D．500 ℃、30 MPa 下，将 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2 置于密闭的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 二、非选择题(52 分) 13．(20 分)化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化，这种能量的 变化常以热能的形式表现出来，叫做反应热。由于反应的情况不同，反应热可以分为许多种， 6 如燃烧热和中和热等。 (1)许多化学反应的反应热可以直接测量，其测量的仪器叫做量热计。 (2)下列ΔH 表示物质燃烧热的是ΔH4、ΔH5；表示物质中和热的是ΔH6。(填ΔH1、ΔH2 或ΔH3 等) A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1 B．C(s)＋1 2 O2(g)===CO(g) ΔH2 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3 D．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4 E．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH5 F．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH6 G．2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH7 H．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH8 (3)已知在 101 kPa、273 K 时，15 g 乙烷完全燃烧生成 CO2 和液态水，放出 a kJ 的热 量，下列热化学方程式正确的是 C(填字母)。 A．C2H6(g)＋7 2 O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝＋2a kJ/mol B．C2H6(g)＋7 2 O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2a kJ/mol C．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－4a kJ/mol D．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－2a kJ/mol (4)充分燃烧一定量的丁烷放出的热量为 161.9 kJ，生成的 CO2 恰好与 5 mol/L 100 mL KOH 溶液完全反应生成正盐，则燃烧 1 mol 丁烷放出的热量为 2_590.4_kJ。 解析：(2)燃烧热强调 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，故ΔH4、 ΔH5 符合；中和热强调稀的强酸和强碱溶液反应生成 1 mol H2O(l)时所放出的热量，故ΔH6 符合。(3)15 g 乙烷为 0.5 mol，故 1 mol 乙烷燃烧放出 2a kJ 热量，2 mol 乙烷燃烧放出 4a kJ 热量，且ΔH<0，水为液态，可知 C 正确。(4)根据原子守恒得：n(CO2)＝1 2 n(KOH)＝0.25 mol,1 mol C4H10 完全燃烧生成 4 mol CO2，故ΔH＝－161.9 kJ/mol× 4 0.25 ＝－2 590.4 kJ/mol。 7 14．(12 分)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，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)===== 高温 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＝－2 220.0 kJ·mol－1 已知 CO 气体燃烧的热化学方程式为 CO(g)＋1 2 O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ·mol－1 试比较相同物质的量的 C3H8 和 CO 燃烧，产生的热量比值约为 55 7。 (3)已知氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 试比较相同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为 14 5。 (4)氢气是未来的重要能源之一，除产生的热量大之外，还具有的优点是资源丰富，无 污染。 15．(6 分)家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当 1.0 kg 丁烷完全燃烧并生成 CO2 和液态水时，放出的热量为 5×104 kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式 C4H10(g)＋ 13 2 O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 900 kJ/mol，丁烷的燃烧热为 2_900 kJ/mol。已知 1 mol 液态水汽化时需要吸收 44 kJ 的热量。C4H10(g)＋13 2 O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)中的ΔH ＝－2_680 kJ/mol。 解析：1 kg 丁烷完全燃烧生成 CO2 和液态水时，放出的热量为 5×104 kJ，则 1 mol 丁 烷完全燃烧生成 CO2 和液态水时放出的热量为： 5×104 1 000 58 ＝2 900 kJ，故丁烷燃烧的热化学方 程式为 C4H10(g)＋13 2 O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 900 kJ/mol，丁烷的燃烧热为 2 900 kJ/mol。当丁烷燃烧生成的 5 mol 液态 水变为气态水时，需吸收 5×44＝220 kJ 的热量，故反应 C4H10(g)＋13 2 O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g) 中的ΔH＝－2 900 kJ/mol＋220 kJ/mol＝－2 680 kJ/mol。 16．(14 分)已知下列热化学方程式： 8 ①H2(g)＋1 2 O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 ②H2(g)＋1 2 O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 ③C(s)＋1 2 O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)H2 的燃烧热ΔH 为－285.8_kJ·mol－1；C 的燃烧热为 393.5_kJ·mol－1。 (2)燃烧 1 g H2 生成液态水，放出的热量为 142.9_kJ。 (3)已知 CO 的燃烧热为 283.0 kJ·mol－1，现有 CO、H2 和 CO2 组成的混合气体 116.8 L(标 准状况)，完全燃烧后放出总能量为 867.9 kJ，且生成 18 g 液态水，则混合气体中 H2 为 22.4 L，CO 在混合气体中的体积分数约为 0.39(精确至小数点后 2 位)。 解析：(2)热量 Q＝n·|ΔH|＝ 1 g 2 g/mol ×285.8 kJ·mol－1＝142.9 kJ。 (3)由 m(H2O)＝18 g 得 n(H2O)＝1 mol， 则 n(H2)＝1 mol，V(H2)＝22.4 L。 已知 Q(H2)＝285.8 kJ，则 Q(CO)＝582.1 kJ， n(CO)＝582.1 283.0 mol，V(CO)＝582.1 283.0 mol×22.4 L/mol， 所以 CO 的体积分数＝ 582.1 283 ×22.4 L 116.8 L ≈0.39。