人教版选修4第一章第二节 燃烧热 能源.docx
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人教版选修4第一章第二节燃烧热能源
第二节 燃烧热 能源
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[课标要求]
1.理解燃烧热的概念,掌握有关燃烧热的计算。
2.了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。
1.25℃、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物
所放出的热量叫做该物质的燃烧热,单位是kJ·mol-1。
2.稳定氧化物的含义:
①生成的氧化物不能再燃烧,②该氧化物
在25℃、101kPa时为稳定聚集状态。
如C→CO2(g)、H→H2O(l)、
S→SO2(g)。
3.太阳能、风能、地热能、核能、氢能、生物质能属于新能源。
1.概念
101kPa时,1_mol纯物质完全燃烧生成稳定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-1”。
3.意义
25℃时,甲烷的燃烧热为ΔH=890.31kJ·mol-1,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.31kJ·mol-1。
表示1_mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31kJ的热量。
4.燃烧热与中和热的比较
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
ΔH及
其单位
ΔH<0,单位均为kJ·mol-1
不同点
反应物
的量
1mol
不一定为1mol
生成物
的量
不确定
生成水的量为1mol
表示
方法
燃烧热为
akJ·mol-1或
ΔH=-akJ·mol-1
中和热为
57.3kJ·mol-1或
ΔH=-57.3kJ·mol-1
1.下列热化学方程式中ΔH的数值能表示可燃物燃烧热的是( )
A.CO(g)+
O2(g)===CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-802.3kJ·mol-1
C.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
D.H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH=-242.0kJ·mol-1
解析:
选A B、D中水均为气态,不是稳定的氧化物,A项中ΔH的数值能表示CO的燃烧热。
2.已知:
H2和CH4的燃烧热分别为ΔH=-285.8kJ·mol-1和ΔH=-890kJ·mol-1,112LH2和CH4的混合气体(标准状况下)完全燃烧生成CO2和液态水时放出3695kJ的热量,则混合气体中H2和CH4的物质的量之比是________。
解析:
n气体=
=5mol,1mol混合气体完全燃烧放出的热量为
=739kJ,利用十字交叉法计算
故
=
≈
。
答案:
1∶3
[方法技巧]
利用燃烧热求混合气体组成的方法——十字交叉法
(1)条件:
已知A气体的燃烧热为ΔH1,B气体的燃烧热为ΔH2(|ΔH2|>|ΔH1|),又知A和B的混合气体1mol与O2充分反应生成稳定的氧化物,其反应热为ΔH3,则可以用十字交叉法确定混合气体的组成。
(2)确定组成:
故
=
1.能源
(1)概念:
能提供能量的资源。
(2)一般分类
①常规能源:
即化石燃料,包括煤、石油、天然气。
②新能源:
包括太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能、生物质能等。
2.能源的多种分类
3.新能源的特点
新能源
优点
缺点
太阳能
能量巨大、清洁、充足,不需要开采
能量密度低、开发成本高、稳定性差
氢能
燃烧热值高、资源丰富、无毒、无污染
储存、运输困难
地热能
蕴藏量丰富
正在开发之中
风能
能量巨大
不稳定,受地区、季节、气候影响甚大
1.“能源分类相关图”如图所示,四组能源选项中全部符合图中阴
影部分的能源是( )
A.煤炭、汽油、潮汐能
B.水能、生物质能、天然气
C.太阳能、风能、沼气
D.地热能、海洋能、核能
解析:
选C 煤炭、天然气属于化石燃料,属于不可再生能源,也不是新能源,A、B错误;地热能、核能来自地球本身,潮汐能来自月球的吸引,绝大多数海洋能来自太阳能,D错误。
2.能源可划分为一次能源和二次能源。
(1)下列叙述中,正确的是________。
A.电能是二次能源 B.水力是二次能源
C.天然气是一次能源D.水煤气是一次能源
(2)关于用水制取二次能源氢气,以下研究方向正确的是________。
A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下使氢成为二次能源
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
解析:
(1)根据能源的划分原则,电能和水煤气属于二次能源,水力和天然气是一次能源,A、C两项正确。
(2)氢气可以燃烧,但水中的氢元素和氧元素是不能燃烧的,因此必须使水分解才能制取二次能源氢气,A项错误;由于H2和O2的化合为放热反应,故由H2O来制取H2必须由外界提供能量,可以利用太阳能或其他特殊的物质来提供能量使其分解,因为此分解反应是吸热反应。
答案:
(1)AC
(2)BD
[三级训练·节节过关]
1.合理利用燃料减小污染符合“可持续发展”理念,下列关于燃料的说法正确的是( )
A.“可燃冰”(化学组成CH4·nH2O)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的可再生的化石燃料
解析:
选B A项,“可燃冰”外观像冰,其化学组成是CH4·nH2O,水的化学式为H2O,根据元素守恒知,水不能变为油,错误;B项,氢能源具有来源广、热值高,且燃烧后生成水对环境无污染,正确;C项,乙醇中含有碳、氢、氧三种元素,其燃烧产物是二氧化碳和水,但乙醇为可再生能源,错误;D项,石油和煤都属于化石燃料,且属于不可再生能源,D错误。
2.甲醇属可再生能源,可代替汽油作为汽车的燃料,下列能正确表示甲醇燃烧热的热化学方程式为( )
A.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+763.3kJ·mol-1
B.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-763.3kJ·mol-1
C.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-675.3kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1526.6kJ·mol-1
解析:
选B 据燃烧热的定义,书写表示燃烧热的热化学方程式时要以1mol可燃物为标准,其他物质的计量数可用分数,且生成物为稳定氧化物。
3.25℃、101kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、890.3kJ·mol-1、2800kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+
O2(g)===CO(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=+571.6kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1
D.
C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1400kJ·mol-1
解析:
选D A项,反应中生成的一氧化碳不是稳定氧化物,错误;B项,氢气燃烧是放热反应,错误;C项,生成物水是气体不是稳定氧化物,错误;D项,反应热与物质的量有关,热化学方程式中物质前的化学计量数表示的是物质的量,正确。
4.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
n(H2)=1mol→Q(H2)=285.8kJ→Q(CO)=582.1kJ
→n(CO)=
mol
V(CO)=
mol×22.4L·mol-1
所以CO的体积分数=
≈0.39。
答案:
(1)-285.8kJ·mol-1 393.5kJ·mol-1
(2)142.9kJ (3)22.4 0.39
1.下列分别是利用不同能源发电的实例,其中不属于新能源开发利用的是( )
解析:
选C 风能、太阳能、潮汐能均属于有待开发或正在开发的新能源。
2.下列图示关系不正确的是( )
解析:
选B 燃烧热和中和热均属于反应热,两者是并列关系,A项正确;一次能源和二次能源是并列关系,而非交叉关系,B项错误;氧化还原反应既有放热反应又有吸热反应,非氧化还原反应也是既有放热反应又有吸热反应,C项正确;根据能源的分类及关系可知D项正确。
3.下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是( )
①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境
③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量的热
A.①②③ B.①②④
C.①③④D.②③④
解析:
选D 燃料的燃烧都是氧化还原反应,乙醇作为燃料的优点是充分燃烧的产物不污染环境,乙醇是一种再生能源,燃烧时放出大量的热。
4.下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃,101kPa)
(1)C4H10(g)+
O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l)
ΔH=-2878kJ·mol-1
(2)C4H10(g)+
O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)
ΔH=-2658kJ·mol-1
(3)C4H10(g)+
O2(g)===4CO(g)+5H2O(l)
ΔH=-1746kJ·mol-1
(4)C4H10(g)+
O2(g)===4CO(g)+5H2O(g)
ΔH=-1526kJ·mol-1
由此判断,正丁烷的燃烧热ΔH为( )
A.-2878kJ·mol-1B.-2658kJ·mol-1
C.-1746kJ·mol-1D.-1526kJ·mol-1
解析:
选A 正丁烷燃烧的四个热化学方程式中,(3)、(4)中C
产物是CO而不是CO2(g),
(2)、(4)中H
产物是H2O(g)而不是H2O(l),故正丁烷的燃烧热由热化学方程式
(1)来确定。
5.1.5g火箭燃料二甲基肼(CH3—NH—NH—CH3)完全燃烧,放出50kJ热量,则二甲基肼的燃烧热ΔH为( )
A.-1000kJ·mol-1B.-1500kJ·mol-1
C.-2000kJ·mol-1D.-3000kJ·mol-1
解析:
选C 1.5g放热为50kJ,则1mol二甲基肼(即60g)放热为:
×60g·mol-1=2000kJ·mol-1。
6.未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。
下列属于未来新能源的是( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能
A.①②④B.①③⑤
C.③⑤D.⑤
解析:
选D 新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或很少污染,且有些可以再生,根据这些特征进行判断。
石油、天然气、煤属于化石能源,短时间内不可形成,是不可再生能源;太阳能、燃料电池、风能、氢能是清洁能源且可以再生,是新能源的范畴。
7.下列关于燃烧热的说法中正确的是( )
A.在101kPa时,1mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
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
解析:
选C 在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,叫做该物质的燃烧热,A错误,B错误,C正确。
D项,燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧释放的热量,与化学计量数无关,D错误。
8.已知葡萄糖的燃烧热ΔH=-2804kJ·mol-1,当它氧化生成1g液态水时放出的热量是( )
A.26.0kJB.51.9kJ
C.155.8kJD.467.3kJ
解析:
选A 葡萄糖的燃烧热是-2804kJ·mol-1,即1mol葡萄糖完全燃烧生成6mol二氧化碳和6mol液态水时放出2804kJ的热量,当生成1g液态水时放出热量为
÷6mol×2804kJ=26.0kJ。
9.已知25℃、101kPa时下列物质的燃烧热:
序号
名称
化学式
ΔH(kJ·mol-1)
①
苯
C6H6(l)
-3267.5
②
一氧化碳
CO(g)
-283.0
③
乙醇
C2H5OH(l)
-1366.8
试写出表示上述物质燃烧热的热化学方程式。
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
答案:
①C6H6(l)+
O2(g)===6CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-3267.5kJ·mol-1
②CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1
③C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1366.8kJ·mol-1
10.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,它由煤与水(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:
____________________________________
________________________________________________________________________。
(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
试比较同物质的量的丙烷和一氧化碳燃烧,产生的热量比值约为________。
(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
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值约为
____________。
(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________________________________________________________________________。
解析:
(1)由题意“由煤与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气”“煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气”,可知化学方程式为C+H2O(g)
CO+H2;
(2)同物质的量的丙烷和一氧化碳燃烧,产生的热量比值为2220.0∶282.57=7.86∶1。
同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值为
∶
=142.9∶50.5=2.83∶1。
答案:
(1)C+H2O(g)
CO+H2
(2)7.86∶1 (3)2.83∶1 (4)来源丰富;产物无污染
1.下列说法正确的是( )
A.CO是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的CO2,故反应一定是吸热反应
B.在101kPa时,1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C.物质燃烧都需要氧气
D.物质燃烧放出热量的多少与外界条件有关
解析:
选D A项,CO是强还原剂(高温时),点燃时易和氧气反应,生成稳定的二氧化碳,故CO燃烧是放热反应,错误;B项,碳燃烧有完全燃烧与不完全燃烧,1mol碳完全燃烧生成CO2时所放出的热量叫燃烧热,错误;任何发光、放热的剧烈的化学反应都叫燃烧,如H2在Cl2中燃烧,C项错误。
2.下列说法正确的是( )
A.甲烷的燃烧热为ΔH=-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.NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1(中和热)
C.测定盐酸和NaOH溶液反应的中和热时,每次实验均应测量3个温度,即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应后终止温度
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1(燃烧热)
解析:
选C 燃烧热指的是1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量,其中产物中的水为液态,A项错误;中和热是稀的强酸和强碱中和生成1mol水所释放的热量,醋酸是弱酸,其与NaOH反应放出的热量小于57.3kJ·mol-1,B项错误;C项正确;D项中H2(g)的化学计量数是1时,其反应热才是燃烧热,错误。
3.下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.已知CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1,则表示CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的
ΔH=+2×283.0kJ·mol-1
D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
解析:
选C A项,表示燃烧热时,CO的化学计量数应为1,错误;B项,需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如煤炭的燃烧,错误;C项,CO2分解生成CO和O2的反应,与CO与O2反应生成CO2,在相应物质化学计量数相同时,反应热数值相等,符号相反,正确;D项,甲烷燃烧应生成液态水,此时才是甲烷的燃烧热。
4.以下几个热化学方程式,表示碳或氢气燃烧热的热化学方程式是( )
A.C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1
B.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.5kJ·mol-1
D.H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1
解析:
选B A项,碳不完全燃烧,错误;B项正确;C项,氢气不是1mol,错误;D项,生成的水为气态不是水的稳定状态,错误。
5.在25℃、1.01×105Pa时,1gCH4燃烧时生成CO2与液态H2O,放出55.6kJ的热量,则CH4的燃烧热ΔH为( )
A.55.6kJ·mol-1B.889.6kJ·mol-1
C.-889.6kJ·mol-1D.444.8kJ·mol-1
解析:
选C 在25℃、1.01×105Pa时,1gCH4燃烧时生成CO2与液态H2O,放出55.6kJ的热量,则1molCH4燃烧时生成CO2与液态H2O,放出889.6kJ的热量,CH4的燃烧热ΔH为-889.6kJ·mol-1。
6.反应2C(s)+O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.12gC(s)与一定量O2(g)反应生成14gCO(g),放出的热量为110.5kJ
B.2molC(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g),放出的热量大于221kJ
C.该反应的热化学方程式是2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221kJ
D.C的燃烧热为110.5kJ·mol-1
解析:
选B 由图可知C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1,则A项中应改为28gCO;C项中ΔH的单位错误;D项中C的燃烧热不为110.5kJ·mol-1,因为此时生成的是CO(g),不是稳定的氧化物CO2(g)。
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组成的混合气体,在上述条件下完全燃烧释放的热量为( )
A.2912kJB.2953kJ
C.3236kJD.3867kJ
解析:
选B 由热化学方程式知,CO、CH4的燃烧热分别为ΔH=-283kJ·mol-1和ΔH=-890kJ·mol-1,由1molCO和3molCH4组成的混合气体完全燃烧放出的热量为1mol×283kJ·mol-1+3mol×890kJ·mol-1=283kJ+2670kJ=2953kJ。
8.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.9kJ·mol-1
标准状况8.96L某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为( )
A.2∶1B.1∶2
C.1∶1D.2∶3
解析:
选C 混合气体n(混合)=8.96L÷22.4L·mol-1=0.4mol,1mol混合气体燃烧放出的热量113.74kJ÷0.4mol=284.35kJ·
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