燃料的合理利用(分层练习)-2024-2025学年高二化学同步课堂沪科版2020选择性必修

1.3燃料的合理利用课后分层练课后分层练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[答案]C[解析]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项错误；地热能来自地球本身，绝大多数海洋能来自太阳能，核能来自原子核的裂变，D项错误。2．下列对标准燃烧热的理解中正确的是()A．可燃物燃烧放出的热量就是其标准燃烧热B．1mol可燃物发生氧化还原反应所放出的热量就是其标准燃烧热C．101kPa时，1molH2燃烧生成液态水时放出的热量就是其标准燃烧热D．标准燃烧热随热化学方程式中物质前的化学计量数的改变而改变[答案]C[解析]3．下列热化学方程式中ΔH能表示可燃物的标准燃烧热的是()A．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol－1B．CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ·mol－1[答案]B[解析]根据标准燃烧热的概念可知，A项生成的不是氧化物，B项符合标准燃烧热的概念，C项H2的化学计量数不是1，D项生成的不是液态水。4．下列说法正确的是()A．乙烯完全燃烧时，放出的热量为乙烯的标准燃烧热B．在25℃、101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热C．D．乙炔的标准燃烧热为1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2599.2kJ·mol－1[答案]C[解析]选项A没有指明乙烯的物质的量为1mol，且没说明水的聚集状态；选项B中没有指明1mol碳完全燃烧生成CO2(g)；选项D中热化学方程式中生成物水应为液态，反应热ΔH与其不对应。5．甲醇属于可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料，下列能正确表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为()A．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝763.3kJ·mol－1B．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－763.3kJ·mol－1C．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－675.3kJ·mol－1D．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1526.6kJ·mol－1[答案]B[解析]根据标准燃烧热的定义，书写表示标准燃烧热的热化学方程式时要以1mol可燃物为标准，其他物质的化学计量数可为分数，且生成物应为稳定氧化物。6．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是ΔH＝－393.5kJ·mol－1、ΔH＝－285.8kJ·mol－1、ΔH＝－890.31kJ·mol－1、ΔH＝－2800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是()A．C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.31kJ·mol－1D.eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1[答案]D[解析]根据标准燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2(g)是C的稳定氧化物，生成的H2O应该为液态，故只有D正确。7．能源与人类的生活和社会发展密切相关，下列关于能源开发和利用的说法中，你认为说法不正确的是()A．充分利用太阳能B．因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能C．合理、安全开发利用氢能、核能D．能源都是通过化学反应获得的[答案]D[解析]A项，太阳能取之不尽用之不竭且绿色无污染，是理想的能源，故应充分利用太阳能，正确；B项，风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染，故应因地制宜合理开发，正确；C项，氢能来源广、热值高、无污染，核能安全开发后也是理想能源，正确；D项，人类利用的能源不一定都是通过化学反应获得的，如水力发电，错误。8．当今国际能源研究的热点之一是寻找新能源，下列能源不属于新能源的是()A．太阳能B．氢能C．风能D．天然气[答案]D[解析]新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。9．已知丙烷的标准燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为()A．55kJB．220kJC．550kJD．1108kJ[答案]A[解析]丙烷分子式是C3H8,1mol丙烷燃烧会产生4mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)＝0.025mol，所以反应放出的热量是2215kJ·mol－1×0.025mol≈55kJ，故答案是A。10．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.9kJ·mol－1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∶1B．1∶2C．1∶1D．2∶3[答案]C[解析]根据热化学方程式可知：H2的标准燃烧热为－571.6kJ·mol－1÷2＝－285.8kJ·mol－1。×285.8kJ·mol－1＝57.16kJ。CO燃烧放出的热量为113.74kJ－57.16kJ＝56.58kJ，故n(CO)＝eq\f(Q放,|ΔHCO|)＝eq\f(56.58kJ,282.9kJ·mol－1)＝0.2mol。则n(H2)∶n(CO)＝1∶1。11.液态肼(N2H4)和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成N2和水蒸气，并放出大量的热。已知1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ。(1)H2O(l)=H2O(g)ΔH＝44kJ•mol－1，写出液态肼与液态双氧水反应生成N2和液态水的热化学方程式：。(2)以N2和H2为原料通过一定途径可制得N2H4，已知断裂1molN—N键、N≡N键、N—H键、H—H键所需的能量分别为193kJ•mol－1、946kJ•mol－1、390.8kJ•mol－1、436kJ•mol－1，试写出由N2、H2合成气态肼(N2H4)的热化学方程式为。(3)温度在150℃以上时，H2O2便迅速分解为H2O和O2，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理，已知：①H2(g)＋O2(g)=H2O2(l)ΔH1＝－134.3kJ•mol－1；②H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH2＝286kJ•mol－1。则反应③H2O2(l)=H2O(l)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝。[答案](1)N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－816kJ•mol－1(2)N2(g)＋2H2(g)=N2H4(g)ΔH＝61.8kJ•mol－1(3)－151.7kJ•mol－1[解析](1)①N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－32×20kJ•mol－1＝－640kJ•mol－1；②H2O(l)=H2O(g)ΔH＝44kJ•mol－1，根据盖斯定律，①－4×②可得，N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－816kJ•mol－1。(2)N2(g)＋2H2(g)=N2H4(g)，断键时吸收的能量为946kJ＋2×436kJ＝1818kJ；成键时释放的能量为4×390.8kJ＋193kJ＝1756.2kJ，故ΔH＝(1818－1756.2)kJ•mol－1＝61.8kJ•mol－1。(3)根据盖斯定律：－(①＋②)可得③，ΔH＝－(286－134.3)kJ•mol－1＝－151.7kJ•mol－1。1．“节能减排、低碳生活”已经走进百姓生活、城市建设以及经济发展等各个领域，下列有关说法不正确的是()A．太阳能、地热能、核能等均属于“新能源”B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类化合物作燃料C．图中甲烷经一氯甲烷转化成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”的思想D．减少化石能源的使用能减少CO2的排放量[答案]B2．以下几个热化学方程式能表示相应物质的标准燃烧热的是()A．C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1B．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－193.0kJ·mol－1[答案]B[解析]表示标准燃烧热的热化学方程式应满足以下两点：一是物质完全燃烧并形成稳定的氧化物，二是发生燃烧的物质的化学计量数必须是1。A项，碳没有完全燃烧，错误；C项，H2的化学计量数不是1，错误；D项，CH3OH的燃烧产物应是CO2与液态水，而不是CO2与H2，错误。3．1.5g火箭燃料二甲基肼(H3C—NH—NH—CH3)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出50kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热为()A．－1000kJ·mol－1 B．－1500kJ·mol－1C．－2000kJ·mol－1 D．－3000kJ·mol－1[答案]C[解析]4．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.9kJ·mol－1C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是()A．H2(g) B．CO(g)C．C8H18(l) D．CH4(g)[答案]B[解析]比较eq\f(285.8,2)、eq\f(282.9,28)、eq\f(5518,114)、eq\f(890.3,16)的大小，可知相同质量时，CO(g)放出的热量最少。5．已知充分燃烧一定量的丁烷(C4H10)气体生成液态水时，放出的热量为QkJ，而生成的CO2恰好被200mL5mol·L－1KOH溶液吸收生成正盐，则丁烷的燃烧热ΔH为()A．－8QkJ·mol－1 B．－4QkJ·mol－1C．－20QkJ·mol－1 D．－16QkJ·mol－1[答案]A[解析]n(KOH)＝0.2L×5mol·L－1＝1mol，则由CO2＋2KOH=K2CO3＋H2O可知，n(CO2)＝0.5mol，则n(C4H10)＝eq\f(1,4)×n(CO2)＝eq\f(1,8)mol，放出的热量为QkJ，所以1mol丁烷完全燃烧放出的热量为8QkJ，故丁烷的燃烧热ΔH为－8QkJ·mol－1；故选A。6．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101kPa)：①C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1②C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ·mol－1③C4H10(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ·mol－1④C4H10(g)＋eq\f(9,2)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－1 B．－2658kJ·mol－1C．－1746kJ·mol－1 D．－1526kJ·mol－1[答案]A[解析]燃烧热是指在25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。因此正丁烷完全燃烧产物应为CO2(g)和H2O(l)，所以正丁烷的燃烧热为ΔH＝－2878kJ·mol－1。7．油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)=57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的标准燃烧热为()A．3.8×104kJ·mol－1 B．－3.8×104kJ·mol－1C．3.4×104kJ·mol－1 D．－3.4×104kJ·mol－1[答案]D[解析]油酸甘油酯的标准燃烧热为－eq\f(3.8×104kJ,1000g)×884g·mol－1≈－3.4×104kJ·mol－1。8．已知H2的燃烧热为－285.8kJ•mol－1，CO的燃烧热为－282.8kJ•mol－1。现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，共放出热量710.0kJ，并生成液态水。下列说法正确的是()A．CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－282.8kJ•mol－1B．H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－285.8kJ•mol－1C．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，电子转移总数为2NA[答案]C[解析]一氧化碳燃烧热为－282.8kJ•mol－1，热化学方程式为CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.8kJ•mol－1，故A错误；选项中水应为液态，故B错误；依据氢气和一氧化碳燃烧热的热化学方程式计算，设氢气物质的量为xmol，一氧化碳物质的量为ymol，气体总物质的量为2.5mol，则x＋y＝2.5，放出的总热量为710kJ，285.8x＋282.8y＝710，计算得到x＝1，y＝1.5，燃烧前混合气体中H2的体积百分数＝eq\f(1,2.5)×100%＝40%，故C正确；氢气1mol、CO1.5mol，则生成水和二氧化碳分别为1mol和1.5mol，据H2O、CO2和过氧化钠反应的方程式分析，可知能反应掉过氧化钠的物质的量为2.5mol，Na2O2与水的反应为歧化反应，1mol过氧化钠转移1mol电子，Na2O2与二氧化碳的反应为歧化反应，1mol过氧化钠转移1mol电子，则该过程转移电子的物质的量为2.5mol，电子转移总数为2.5NA，故D错误。故选C。9．已知下列两个热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220kJ·mol－1请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题：(1)H2的标准燃烧热为，C3H8的标准燃烧热为。(2)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为。(3)现有H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是。[答案](1)－285.8kJ·mol－1－2220kJ·mol－1(2)4725.8kJ(3)3∶1[解析](2)完全燃烧释放的总能量的计算式为Q放＝1mol×285.8kJ·mol－1＋2mol×2220kJ·mol－1＝4725.8kJ。(3)设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n1＋n2＝5mol,n1×285.8kJ·mol－1＋n2×2220kJ·mol－1＝3847kJ))解得n1＝eq\f(15,4)moln2＝eq\f(5,4)mol，在相同p、T时，V(H2)∶V(C3H8)＝n(H2)∶n(C3H8)＝3∶1。10．为了合理利用化学能，确保安全生产，进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常