2020-2021学年高二化学(人教版)选修4双基限时练2燃烧热-能源.docx

双基限时练(二)　燃烧热　能源
1．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既铺张资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”。
下列有关说法正确的是(　　)
①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化　②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化　③该技术实现了煤的清洁利用　④该技术实现了煤的高效利用
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
答案　C
解析　四个选项中①包含反应C＋H2OCO＋H2是物理变化和化学变化的结合，由于①的合理加工使煤的利用达到了既清洁又高效。
2．石油是一种重要能源，人类正面临着石油短缺、油价上涨的逆境。以下解决能源问题的方法不当的是(　　)
A．用木材作燃料 B．用液氢替代汽油
C．开发海洋能 D．开发地热能
答案　A
解析　木材生长期长，且大量砍伐会破坏生态环境，A项方法不当。氢能、地热能、海洋能均为新能源，它们资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染，很可能成为将来的主要能源。
3．1.5 g火箭燃料二甲基肼(CH3—NH—NH—CH3)完全燃烧放出50 kJ热量，则二甲基肼的燃烧热为(　　)
A．ΔH＝2000 kJ B．ΔH＝1500 kJ/mol
C．ΔH＝－2000 kJ/mol D．ΔH＝－3000 kJ/mol
答案　C
解析　(60 g·mol－1×50 kJ)/1.5 g＝2000 kJ/mol－1，放热反应ΔH为负。
4．已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－Q1 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－Q2 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－Q3 kJ·mol－1
常温下取体积比为41的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复到室温，则放出的热量为(　　)
A．(0.4Q1＋0.05Q3) kJ B．(0.4Q1＋0.05Q2) kJ
C．(0.4Q1＋0.1Q3) kJ D．(0.4Q1＋0.2Q2) kJ
答案　A
解析　混合气体的物质的量为＝0.5mol，则混合气体中CH4、H2的物质的量分别为0.5mol×＝0.4mol和0.5mol－0.4mol＝0.1mol，依据两种气体燃烧热的热化学方程式及题意(反应后恢复至室温，H2O液态)知反应放出的热量为Q1kJ·mol－1×0.4mol＋Q3kJ·mol－1×0.1mol＝(0.4Q1＋0.05Q3)kJ。
5．现有以下几种措施：①对煤燃烧时产生的尾气进行除硫处理　②少用原煤做燃料　③燃煤时鼓入足量空气　④开发清洁能源　⑤固体煤粉碎后燃烧。其中能削减酸雨产生的措施是(　　)
A．①②③ B．②③④⑤
C．①②④ D．①③④⑤
答案　C
解析　产生酸雨的主要缘由是燃烧化石燃料产生SO2，故只要削减SO2排放的措施都可削减酸雨的产生，其中燃煤时鼓入足量空气，将固体煤粉碎后燃烧，可以使煤充分燃烧，提高燃烧效率，不能削减SO2的排放量。
6．已知下列热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
则H2的燃烧热ΔH是(　　)
A．－483.6 kJ·mol－1 B．－241.8 kJ·mol－1
C．－571.6 kJ·mol－1 D．－285.8 kJ·mol－1
答案　D
解析　三个热化学方程式中，前两个中水都是气态，第三个方程式是2mol H2燃烧的热化学方程式，可以求出H2的燃烧热ΔH＝×(－571.6 kJ·mol－1)＝－285.8 kJ·mol－1。
7．下列措施有利于节能减排、改善环境质量的是(　　)
①回收再利用废弃的塑料、金属、纸制品及玻璃等资源
②进展低碳经济、循环经济，开发推广太阳能、水能、风能等能源，可削减煤、石油等化石燃料的使用
③使用填埋法处理未经分类的生活垃圾
④推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染
⑤研制开发新型燃料电池汽车，削减机动车尾气污染
A．①②④⑤ B．①②⑤
C．①②③④ D．③④⑤
答案　A
解析　解答本题应从“绿色化学”和“低碳”角度分析相关措施，从而推断是否符合以上理念。未经分类的生活垃圾使用填埋法处理的措施不仅污染环境，还会造成资源铺张，故只有③不正确。
8．煤的气化是实施节能环保的一项重要措施。通常在高温下将煤转化为水煤气，再将水煤气作为气体燃料。有关热化学方程式如下：
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1
下列有关说法正确的是(　　)
A．水煤气只能用作燃料
B．水煤气是一种二级能源，比煤直接燃烧污染小
C．由③可以确定H2的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
D．等质量的CO和H2完全燃烧时，前者放热多
答案　B
解析　水煤气在工业上还能用作还原性气体，故A项错；水煤气是二级能源，其燃烧产物是CO2和H2O，比煤直接燃烧污染小，故B项正确；H2燃烧生成的稳定氧化物为液态水，C项错误；通过②、③反应可以计算得出，等质量的H2比CO完全燃烧放热多，故D项错误。
9．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
②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
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的过程肯定要吸取能量
D．依据②推知反应：CH3OH(l)＋1/2O2(g)―→CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9 kJ·mol－1
答案　D
解析　本题考查了化学反应中的能量变化、燃烧热的概念及热化学方程式的计算。燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，CH3OH燃烧生成稳定的氧化物是CO2(g)、H2O(l)，方程式②不表示燃烧热的热化学方程式，A项不正确；反应②是吸热反应，说明生成物的总能量大于反应物的总能量，B项不正确；由反应①②可知CH3OH转化成H2可能是吸热反应，也可能是放热反应；D项中CH3OH(l)到CH3OH(g)需要吸取热量，所以CH3OH(l)燃烧放出的热量少，则ΔH>－192.9 kJ·mol－1(ΔH比较大小带正负号)。
10．已知在肯定条件下，CO的燃烧热为283 kJ·mol－1，CH4的燃烧热为890 kJ·mol－1，由1mol CO和3mol CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为(　　)
A．2912 kJ B．2953 kJ
C．3236 kJ D．3867 kJ
答案　B
解析　由题给燃烧热可知3mol CH4充分燃烧放出的热量为3mol×890 kJ·mol－1＝2670 kJ,1mol CO充分燃烧放出的热量为283 kJ，故混合气体在该条件下充分燃烧产生的热量为2670 kJ＋283 kJ＝2953 kJ，B项正确。
11．“嫦娥一号”登月，实现了中国人“奔月”的幻想。
(1)放射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭的第三级使用的推动剂是液氢和液氧，这种推动剂的优点是_______；______。(请写两条)
(2)已知H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1
H2(g)＝H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ·mol－1
O2(g)===O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ·mol－1
H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：___________。
(3)假如此次“嫦娥一号”所携带的推动剂为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，一共释放能量________kJ。(保留3位有效数字)
答案　(1)相同质量时，氢气放出的热量多　产物为水，无污染(其他合理答案均可)
(2)H2(l)＋O2(l)===H2O(g)
ΔH＝－237.46 kJ·mol－1
(3)5.94×108
解析　(1)H2的密度小，相同质量的H2比其他燃料燃烧放出的热量多，产物H2O不对大气造成污染。
(2)依据H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，以及题给各物质状态变化时的焓变，可求出H2(l)＋O2(l)===H2O(g)的焓变ΔH的数值，
ΔH＝(－285.8＋0.92＋×6.84＋44) kJ·mol－1＝－237.46 kJ·mol－1
(3)设45吨燃料完全燃烧放出的热量为Q，则
H2(l)＋O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46 kJ·mol－1
　　　　　　18 g　　 　　　237.46 kJ
　　　　　　45×106 g 　　　　Q
Q＝＝5.94×108 kJ。
12．爱护环境已成为当前和将来的一项全球性重大课题之一。为消退目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出了利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如图所示。

这种构想或方案可用如下反应表示：
①2CO22CO＋O2
②H2O―→________
③N2＋H2O―→________
④CO2＋________―→CH3OH＋________
⑤________＋H2O―→CH4＋________
(1)请完成上述化学方程式。
(2)在此构想的物质循环中太阳能最终转化为(　　)
A．化学能 B．热能
C．生物质能 D．电能
(3)要实现上述的一些构想，目前和今后要解决的关键问题是_________________________________________________________。
(4)假如光子的能量不够，上述反应是无法完成的。而大自然已经解决了这个问题，即______________________________，它是地球上最重要的化学反应之一 ，请写出该反应的化学方程式______。
答案　(1)②2H2O2H2↑＋O2↑
③2N2＋6H2O4NH3＋3O2
④2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2
⑤CO2＋2H2OCH4＋2O2
(2)B
(3)如何使物质吸取的光能转变为其他物质(我们可以模拟叶绿素的功能)
(4)绿色植物的光合作用就是在日光作用下，利用光能把二氧化碳和水转变为碳水化合物(糖类)
6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2
解析　题图中由CO2、H2O、N2转化为CH4、CH3OH、NH3是在光的作用下完成的，由转化关系可知太阳能最终以热能形式释放。要使燃料循环使用，即燃烧产物(右边)燃料(左边)＋O2。