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Word文件下载.docx
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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
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。
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
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)+
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。
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·
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
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。
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
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。
7.(2015·
安徽巢湖中学月考)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1kJ·
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-Q2kJ·
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-Q3kJ·
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
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。
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>
Q1D.Q2>
Q1>
Q3
比较△H时要带符号进行比较。
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<
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
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。
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。
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·
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·
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·
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·
本题考查热化学知识,考查考生的计算能力。
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·
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。
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:
______________________________。
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。
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·
②H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·
③C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·
④C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ·
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)。
(2)热量Q=n·
|ΔH|
=
×
285.8kJ·
=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。
(1)-285.8kJ·
mol-1 393.5kJ·
(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________________。
(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·
(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。
(1)S8(s)+8O2(g)===8SO2(g) ΔH=-8akJ·
(2)2SO3(g)===2SO2(g)+O2(g) ΔH=+2bkJ·
(3)(2d-a-e)kJ·
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______________________________________________________________________。
(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。
)
(1)H2(g)+
mol-1 -285.8kJ·
(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:
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·
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0kJ·
NO分子中化学键的键能为________kJ·
(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·
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·
(1mol-x)=36g,解得x=0.5mol。
因此该过程放出的热量为110.5kJ·
0.5mol+393.5kJ·
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·
(1)acd
(2)①石墨 393.5kJ·
mol-1 ②252.0kJ
(3)631.5
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