第一章《化学反应与能量》第二节《燃烧热 能源》
周考卷三 ——燃烧热、能源
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，每小题有1－2个正确选项)
1．2007年3月，温家宝指出“优化结构、提高效益和降低消耗、保护环境”，这是我国国民经济和社会发展的基础性要求。你认为下列行为不符合这个要求的是( )
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．加快太阳能、风能、生物质能、海洋能等清洁能源的开发利用
C．研制开发以水代替有机溶剂的化工涂料
D．将煤转化成气体燃料可以有效地减少“温室效应”的气体产生
答案：D
2．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＝＋49.0kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)；
ΔH＝－192.9kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如下图所示
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)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9kJ·mol－1
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①不表示燃烧热的热化学方程式，A不正确。反应①是吸热反应，说明生成物的总能量大于反应物的总能量，B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)需要吸收热量，所以CH3OH(l)燃烧放出的热量少，则ΔH>－192.9kJ·mol－1(比较ΔH要带正负号)。
答案：D
3．在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是( )
A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；
ΔH＝＋725.8kJ/mol
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)；
ΔH＝－1452kJ/mol
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)；
ΔH＝－725.8kJ/mol
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)；
ΔH＝＋1452kJ/mol
答案：B
4．已知乙炔和乙烯燃烧的热化学方程式分别为：
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)；
ΔH＝－2600kJ/mol
C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)；
ΔH＝－1411kJ/mol
又已知，氧炔焰的温度比氧烯焰的温度高，据此判断，下列说法错误的是( )
A．1mol烃完全燃烧时，放热多的，火焰温度也高
B．烃完全燃烧时，火焰温度高低不仅仅取决于燃烧反应热的大小
C．相同条件下，等体积的两种烃完全燃烧，乙炔放热少，耗氧较少，生成物的物质的量也较少
D．1mol乙烯完全燃烧，生成气态产物时，放出热量比1411kJ少
答案：A
5．25℃和101kPa时，下列哪个反应放出的热量表示乙烷的燃烧热(单位：kJ/mol)( )
A．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝Q1
B．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)；ΔH＝Q2
C．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)；ΔH＝Q3
D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)；ΔH＝Q4
答案：D
6．已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；
△H＝－Q1kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)；
ΔH＝－Q2kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；
ΔH＝－Q3kJ·mol－1
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室温，则放出的热量(单位：kJ)为( )
A．0.4Q1＋0.05Q3 B．0.4Q1＋0.05Q2
C．0.4Q1＋0.1Q3 D．0.4Q1＋0.2Q2
解析：混合气体的物质的量为＝0.5mol，所以混合气体中CH4、H2的物质的量分别为0.5mol×＝0.4mol和0.5mol－
0.4mol＝0.1mol，根据两种气体燃烧的热化学方程式及题意(反应后恢复至室温，H2O为液态)知反应后放出的热量为：Q1kJ/mol×0.4mol＋Q3kJ/mol×0.1mol＝0.4 Q1＋0.05Q3。
答案：A
7．能源可划分为一级能源和二级能源，自然界中直接提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源，氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)；ΔH＝＋517.6kJ/mol。根据以上叙述回答：
(1)下列叙述中正确的是( )
A．电能是二级能源 B．水力是二级能源
C．天然气是二级能源 D．焦炉气是一级能源
(2)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－890.3kJ/mol，等质量的氢气和甲烷分别燃烧后，放出的热量之比约为( )
A．1∶3.4 B．1∶1.7
C．2.3∶1 D．4.6∶1
(3)关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是( )
A．组成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在不分解的情况下，使氢气成为二级能源
B．设法将太阳能聚焦产生高温，使水分解产生氢气
C．寻找催化剂使水分解，同时释放能量
D．寻找特殊化学物质用于开发廉价能源，以分解水取得能源
答案：(1)A (2)C (3)A、C
8．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(1)；
ΔH＝－890kJ·mol－1
由1mol CO和3mol CH4组成的混合气体，在上述条件下完全燃烧释放的热量为( )
A．2912kJ B．2953kJ
C．3236kJ D．3867kJ
答案：B
9．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；
ΔH＝－571.6kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)；
ΔH＝－2220kJ·mol－1
设有氢气和丙烷的混合气体5mol，完全燃烧时放出热量3847kJ，则混合气体中H2和丙烷的体积比是( )
A．1∶3 B．3∶1
C．1∶4 D．1∶1
解析：本题主要考查根据燃烧热计算反应物的组成。
解法一：假设二者以物质的量之比为1∶1混合，则2.5mol丙烷燃烧放出的热量已大于3847kJ，则A、C、D均不可能正确，可得答案为B。
解法二：已知：
1mol H2燃烧所放出的热量＝kJ·mol－1
1mol 混合气体燃烧所放出的热量＝kJ·mol－1
＝≈
解法三：设混合气体H2、C3H8的物质的量分别为x、y。
解得：
答案：B
10．已知2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；
ΔH＝－571.6kJ/mol
CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)；
ΔH＝－282.9kJ/mol
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g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：根据热化学方程式可知：H2燃烧热为571.6kJ/mol÷2＝285.8kJ/mol，生成＝0.2mol H2O(l)，参加反应的H2为0.2mol，H2燃烧放出的热量为0.2mol×285.8kJ/mol＝57.16kJ。
CO燃烧放出的热量为113.74kJ－57.16kJ＝56.58kJ，CO的燃烧热为282.9kJ/mol，故n(CO)＝＝＝0.2mol。
故H2和CO的物质的量之比为0.2mol∶0.2mol＝1∶1。
答案：C
二、非选择题(共60分)
11．下列两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；
ΔH＝－571.6kJ/mol
C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)；
ΔH＝－2220kJ/mol。
根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：
(1)H2的燃烧热为____________，C3H8的燃烧热为__________。
(2)1molH2和2mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为____________。
解析：(1)根据燃烧热的概念知H2、C3H8的燃烧热分别为285.8kJ·mol－1、2220kJ·mol－1。
(2)释放总热量的计算式为：
Q放＝1mol×285.8kJ·mol－1＋2mol×2220kJ·mol－1
＝4725.8kJ。
答案：(1)285.8kJ·mol－1 2220kJ·mol－1
(2)4725.8kJ
12．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，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。
(1)试写出制取煤气的主要化学反应方程式：_____________。
(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气体燃烧的热化学反应方程式：
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)；
ΔH＝－282.57kJ·mol－1
试比较燃烧同物质的量的C3H8和CO，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
试比较燃烧同质量的氢气和丙烷，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
_________。
答案：(1)C＋H2O===CO＋H2 (2)7.9∶1 (3)2.8∶1
(4)①不产生CO2，不会因温室效应而影响大气环境；②H2来源丰富；③其燃烧产物对环境无污染
13．(1)在101kPa时，4.0g硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫，放出27kJ的热量，硫的燃烧热为________________，硫燃烧的热化学方程式为__________________________。
(2)在101kPa时，氢气在1.00mol氧气中完全燃烧，生成2.00mol液态水，放出571.6kJ的热量，氢气的燃烧热为______________，表示氢气燃烧热的热化学方程式为____________________________。
解析：(1)4.0g硫粉的物质的量为1/8mol，在O2中完全燃烧时放出27kJ的热量，1mol硫在O2中充分燃烧时放出的热量为27kJ/mol×8mol＝216kJ，故硫的燃烧热为216kJ/mol，硫燃烧的热化学方程式为：
S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH＝－216kJ/mol
(2)1mol H2在O2中完全燃烧时，消耗O2的物质的量为mol，故H2的燃烧热为kJ/mol＝285.8kJ/mol，表示H2燃烧热的热化学方程式为：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH＝－285.8kJ/mol。
答案：(1)216kJ/mol
S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH＝－216kJ/mol
(2)285.8kJ/mol
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH＝－285.8kJ/mol
14．把煤作为燃料可通过下列两种途径获得热量：
途径Ⅰ：直接燃烧：
C(s)＋O2(g)CO2(g) (放热Q1kJ)
途径Ⅱ：先制成水煤气，再燃烧水煤气：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)(吸热Q2kJ)
(共放热Q3kJ)
试回答下列问题：
(1)判断途径Ⅰ放出的总热量______________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的总热量。
(2)在制水煤气的反应里，反应物所具有的总能量____________
生成物所具有的总能量(填“大于”、“等于”或“小于”)，因此在反应时，反应物就需要______________能量才能转化为生成物，其反应的条件为________________。
(3)简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义。
解析：物质燃烧时放出的热量仅与反应物最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中间变化过程无关，所以，煤虽经变为水煤气以及水煤气燃烧又变为CO2，其实质就相当于煤燃烧生成CO2的一步反应，故放出热量相同。
答案：(1)等于 (2)小于 吸收 高温
(3)固体煤经处理变为气体燃料后，不仅在燃烧时减少SO2和烟尘对大气造成污染，而且燃烧效率高，也便于输送。
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