高一化学优化训练：第四单元太阳能、生物能和氢能的利用

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第四单元太阳能、生物能和氢能的利用5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.下列过程放出能量的是（)A。水变成水蒸气B。水蒸气变成液态水C.水分子变成氢分子和氧分子D。水沸腾解析：物质由能量低的状态向能量高的状态转化要吸收热量，故A、D项的变化过程都是吸热过程;H2O在破裂成H原子和O原子时吸收的热量大于H原子形成H2和O原子形成O2时放出热量的和，故C项也要吸收热量；B项是物质能量高的状态转化为能量低的状态的一种过程，故为放热过程。答案：B2.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燃烧时放出大量热量A。①②③B.①②④C。①③④D。②③④解析：燃料和氧气作用而放热，一般都是氧化反应.①这句话是完全正确的，但是燃料的一般特点,根据题意并非乙醇优点。另外三点都是如今开发新能源的必需条件。答案：D3.已知化学反应2C(s)+O2(g）2CO（g)，2CO（g)+O2（g）2CO2（g)都是放热反应，据此判断，下列说法不正确的是()A.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B.56gCO和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量C.12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量D.将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多解析：2C（s）+O2(g）2CO（g)是一个放热反应，说明2molC和1molO2具有的能量总和大于2molCO的能量，故A项是错误的；同理可知B、C项是正确的；物质完全燃烧时放出的热量一定大于不完全燃烧时放出的热量，故D项也是正确的。答案：A4。某些化学键的键能如下表（kJ·mol-1)：键H—HBr-BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能193436151247431299356(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量___________kJ。（2）在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是。a。Cl2＞Br2＞I2b。I2＞Br2＞Cl2预测1molH2在中量F2中燃烧比在Cl2中放热___________。解析：(1)1molH2在2molCl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1mol，生成HCl2mol。则放出热量：431kJ·mol—1×2mol—1436kJ·mol—1×1mol-1247kJ·mol—1×1mol=179kJ。（2)由于键能Cl—Cl键＞Br-Br键＞I—I键,故H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少。推测键能F—F键＞Cl-Cl键，故知H2在F2中燃烧放热多。答案:（1）179（2)a多10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.下列反应属于吸热反应的是（）A.Zn+H2SO4（稀）====ZnSO4+H2↑B.Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2OC。硝酸与火碱溶液反应D。葡萄糖在人体内氧化分解反应解析：A、C、D项都是放热反应。答案：B2.H2是一种很有前途的能源,以水为原料大量制取H2,最理想的途径是()A。利用太阳能直接使水分解为H2B。以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H2C。以赤热的Fe和水反应生成H2D.由热电厂提供电能，利用直流电电解水产生H2解析:B项，C+H2O（g）CO+H2;C项,3Fe+4H2O(g）Fe3O4+4H2；D项，2H2O2H2↑+O2↑，B、C、D三项都要消耗传统能源。而A项中太阳能是已被人类使用的新能源,与传统能源相比较,太阳能的优点很多，而且是一般传统能源无法比拟的，概括起来为以下4个方面：(1)数量巨大,每年到地球表面的太阳辐射能约相当于燃烧1.3×1010t标准煤;(2)时间长久，估算太阳还能维持1011年之久；（3)普照大地;（4）清洁安全，素有“干净能源”“安全能源”之称。答案：A3.已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述:①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一.其中正确的是（)A。①②③B。①C.①和②D.③解析：天然气相对于含有杂质可以生成有毒气体的煤和柴油比较是比较清洁的,大家都知道，由于煤中含有硫燃烧会产生SO2造成酸雨，而甲烷不会!由此判断①对③错。甲烷是温室气体，这是一个环保常识（除了CO2还有N2O，CH4，O3等）.已知“等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大”，那么由于CH4的摩尔质量小于CO2，所以等质量的CH4和CO2相比，CH4物质的量较多，温室效应自然更大！本题目综合考查了学生接受新信息的能力，同时考查了天然气、煤、柴油等燃烧的产物及热效应，以及根据题给信息进行简单的物质的量计算等基础知识。题目不难，但信息量很大,综合性较强，符合近年高考题的命题方向.答案：C4.下列关于燃烧的说法正确的是(）A。有氧气参加的反应B。发光发热的反应C.一定是氧化还原反应D。化合反应解析:燃烧反应均为氧化还原反应，不一定有氧气参加；燃烧不都是化合反应；发光、发热只是燃烧的两种现象。答案：C5。在同温同压下,下列各组热化学方程式中ΔH2＞ΔH1的是()A。2H2(g）+O2(g）====2H2O（g）；ΔH12H2（g）+O2（g)====2H2O（l）;ΔH2B。S(g)+O2（g)====SO2（g）；ΔH1S（s）+O2(g）====SO2（g）；ΔH2C.C（s)+O2(g)====CO(g);ΔH1C（s)+O2（g)====CO2（g）;ΔH2D。H2（g）+Cl2(g)====2HCl（g）;ΔH1H2（g）+Cl2(g)====HCl(g）;ΔH2解析：反应放出或吸收的热量多少,跟反应物和生成物的聚集状态有密切关系。A中两式仅生成水的状态不同，由于生成液态水比生成气态水放热多，所以|ΔH2|＞｜ΔH1|，ΔH2＜ΔH1；B中两式仅硫的状态不同，由于固态硫变成气态硫要吸收热量，所以｜ΔH1|＞｜ΔH2｜，ΔH2＞ΔH1；C中固态碳与氧气完全反应生成二氧化碳，放出的热量|ΔH2｜大于生成一氧化碳放出的热量|ΔH1｜，ΔH2＜ΔH1；D中两式各物质的物质的量不同，｜ΔH1|=2｜ΔH2|，ΔH2＞ΔH1。答案：BD6。随着现代化工业的发展，能源问题已经越来越引起人们的重视.科学家们预言,未来最理想的燃料是绿色植物,即将植物的秸秆(主要成分是纤维素）用适当的催化剂水解成葡萄糖，再将葡萄糖转化成乙醇，用作燃料。有关反应的化学方程式为:(C6H10O5）+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2↑(1)已知：C2H5OH（l）+3O2(g）====2CO2（g)+3H2O（l);ΔH=-1367kJ·mol—1CH4（g）+2O2（g）====CO2(g)+2H2O（l);ΔH=—890kJ·mol—1若某种植物的秸秆含纤维素约50%，由植物秸秆经过一系列转化得到乙醇原料的总利用率为80％,则用1000g秸秆为原料制得的乙醇燃料燃烧所产生的热量与多少升甲烷完全燃烧产生的热量相当（标准状况)？(2)绿色植物光合作用的效能是_____________________________________________。解析：解析：（1)设1000g秸秆制得乙醇燃烧产生的热量为x,与体积为y的标准状况下的甲烷完全燃烧产生的热量相当。(C6H10O5)n—2nC2H5OH—1367kJ×2n162ng2734nkJ1000×50%×80％gx解得：x=6750。6kJCH4-890kJ22。4L890kJy6750。6kJ解得:y=170L第(2)小题则是与生物有关的一个简单问题.答案：(1）170L(2)在光能作用下，绿色植物将CO2和H2O转变成有机物，同时将光能转变为化学能贮存起来30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是（）A.铝片与稀H2SO4反应B.Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应C.灼热的碳与CO2反应D.甲烷在O2中的燃烧反应解析：A、D是常见的放热反应，吸热反应为B和C，但B反应方程式为Ba（OH）2·8H2O+2NH4====ClBaCl2+2NH3·H2O+6H2O,是非氧化还原反应;C反应方程式为C+CO22CO,是氧化还原反应，也是吸热反应.答案:C2.下列给出的能源不属于新能源的是(）A。核能B.氢能C。无烟煤D.太阳能解析：核能、氢能、太阳能都属于新能源，故C项符合题意。答案：C3。据最新《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍适用的新型能源被开发利用,下列关于其有利因素的说法，你认为不妥的是（）A.硅便于运输、贮存,从安全的角度考虑，硅是最安全的燃料B.自然界中存在大量的单质硅C.硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境的污染程度低，容易有效控制D.硅作为一种燃料燃烧后的产物可用来再制取硅，即硅是可再生的能源解析：自然界中不存在游离态的硅，都是以化合态形式存在于SiO2或硅酸盐中,故B项不妥当。答案：B4。沼气是一种能源，它的主要成分是CH4,0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ热量。则下列热化学方程式正确的是（)A。2CH4(g)+4O2（g)====2CO2（g)+4H2O（l）;ΔH=890kJ·mol-1B.CH4(g）+2O2（g)====CO2(g）+2H2O（l);ΔH=890kJ·mol—1C.CH4(g)+2O2（g）====CO2（g)+2H2O（l）;ΔH=-890kJ·mol-1D。1/2CH4（g）+O2（g)====1/2CO2（g)+H2O（l);ΔH=-890kJ·mol-1解析：0。5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ热量，即1molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出890kJ热量。根据热化学方程式的有关规定,要注明聚集状态，要标出热效应，故符合题意的是C项。热化学方程式的书写，要注意反应物、生成物都表示出其状态,正确表达反应的热量变化,同时要注意热量值与方程式中的化学计量数对应。答案：C5。近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展，像电一样，氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二级能源”，而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一级能源，如煤、石油、太阳能和原子能等。为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气,下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是(）A.电解水B.锌和稀硫酸反应C。光解海水D。以石油、天然气为原料解析：光解水法(利用特殊催化剂,模拟生物光合作用制取氢气）是较经济且资源可持续利用的制氢方法.答案：C6.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料.吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合摇动即会制冷。该化学物质是（）A。氯化钠B.固体硝酸铵C.固体氢氧化钠D。生石灰解析:考查化学物质和水混合时的热效应问题。氯化钠溶于水的热效应不大；固体硝酸铵溶于水大量吸热;固体氢氧化钠溶于水大量放热；生石灰跟水发生反应放出大量的热。答案：B7.在相同条件下,燃烧时对大气污染程度最小的燃料是(）A。液化气B.煤油C。煤饼D。木柴解析：煤油燃烧会生产黑色烟尘和有毒的SO2气体；煤饼燃烧不仅产生烟尘,煤中所含的硫在燃烧时会生成SO2；木柴燃烧会产生大量的烟尘；液化气主要成分为碳氢化合物，燃烧生成水和二氧化碳，污染小故选A项。大气污染容易忽视其中包含的粉尘污染。答案:A8。下列说法或表示方法正确的是（)A.等质量的硫蒸气和硫磺分别完全燃烧,后者放出的热量多B。氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g）+O2(g)====2H2O（l);ΔH=—285。8kJ·mol—1C。Ca(OH)2（s)+NH4HCO3（s)====CaCO3(s）+NH3(g）+2H2O(l）；ΔH＜0D。已知中和热为57.2kJ·mol-1，若将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.2kJ解析：对于A项，产物都是SO2，而硫磺固体变为蒸气时要吸收热量，故不正确;在101kPa压强下，1mol物质完全燃烧时的热效应叫做该物质的标准燃烧热，B项中为2mol的H2燃烧，故放出的热量应为2×285.8kJ·mol-1，故不正确；C项反应是一个吸热反应,ΔH＞0，故也不正确；浓硫酸在稀释过程中放热,故D项正确.答案：D9.下列说法正确的是(）A.物质发生化学反应都伴随着能量变化B.能量变化的物质变化都是化学变化C。在一个确定的化学反应体系中,反应物的总能量与生成物总能量一定不同D.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量解析:物质发生化学反应时往往伴随着能量变化，故A项正确；电能转变为光能(电灯发光)的物质变化就不是化学变化，故B项不正确;物质在发生变化时，旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出热量的多少决定着反应是放热反应还是吸热反应，由此可知C项正确,D项不正确。答案：AC10。已知2H2（g)+O2（g）====2H2O(l）;ΔH=—571。6kJ·mol—1CH4（g）+2O2(g）====2H2O（l)+CO2(g）;ΔH=—890。3kJ·mol-1,1gH2和1gCH4分别燃烧后，放出的热量之比为（)A。1∶3.4B.1∶1.7C解析：1gH2燃烧放出的热量为kJ；1gCH4燃烧放出的热量为；=2.3∶1.答案：C11.已知下列两个热化学方程式：2H2(g)+O2(g）====2H2O（l）；ΔH=—571.6kJ·mol-1；C3H8（g）+5O2（g)3CO2(g）+4H2O（l）；ΔH=-2220kJ·mol—1，实验测知氢气和丙烷的混合气体共有5mol，完全燃烧时放热3847kJ,则混合气体中氢气与丙烷的体积比是（)A。1∶3B.3∶1C解析：本题若利用化学方程式计算，则成了个大题，耗时且费力，可用均分法。若H2与丙烷体积比为1∶1，则n(H2)=2。5mol，n（丙烷）=2.5mol,而2。5mol丙烷燃烧，放出的热量就已超过了3847kJ,故n（丙烷)＜2。5mol，n（H2）＞2.5mol，故n(H2)∶n(丙烷)＞1∶1，故B项正确.答案：B12.已知:①能量越低的物质就越稳定，②白磷转化成红磷是放热反应。据此，下列判断或说法中正确的是（）A。在相同的条件下,红磷比白磷稳定B。在相同的条件下，白磷比红磷稳定C。红磷和白磷的结构不同D。白磷容易发生自燃，而红磷则不会自燃解析：根据题给信息②白磷转化成红磷是放热反应，判断出白磷比红磷能量高，再结合信息①能量越低的物质就越稳定，可知在相同的条件下，红磷比白磷稳定是正确的；红磷和白磷是磷元素的两种同素异形体，两种同一元素的单质性质不同的原因是因为结构不同，所以C项是正确的；白磷不稳定会自燃，而红磷不容易发生自燃被用于生产安全火柴。根据反应热判断物质稳定性是本节的重要题型之一。答案：AD13。一定量的无水酒精完全燃烧时放出的热量Q,它所生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收可得100gCaCO3沉淀,则完全燃烧46g无水酒精时放出的热量是（)A.0。5QB.QC。2QD。5Q解析：此题的两个化学反应为：C2H5OH+3O22CO2+3H2OCO2+Ca(OH）2====CaCO3↓+H2O,由反应可知有以下关系式如设生成100gCaCO3沉淀需酒精的质量为x。C2H5OH→2CO2→2CaCO3则46200x10046∶200=x∶100解得x=23g即：生成100gCaCO3沉淀需燃烧23g酒精，放出的热量为Q,则燃烧46g无水酒精时,放出的热量应为2Q。本题考查对化学反应中物质变化和能量变化之间的定量关系的理解和应用。答案：C14。已知H—H键能为436kJ·mol-1，H—N键能为391kJ·mol-1,根据化学方程式：N2+3H22NH3；ΔH=—92.4kJ·mol-1，则N键的键能是(）A。431kJ·mol—1B。946kJ·mol-1C。649kJ·mol-1D。869kJ·mol-1解析：N2+3H22NH3；ΔH=-92。4kJ·mol-1表示的意义是：1molN2与3molH2完全反应，生成2molNH3放出的热量是92.4kJ·mol-1，断开1molN≡N吸收的能量为X,断开3molH—H吸收的能量为3×391kJ·mol—1=1173kJ·mol-1,生成2molNH3即6molH—N键放出的能量为391kJ·mol—1×6=2346kJ·mol—1，2346kJ·mol-1—（X+1173kJ·mol—1)=92。4kJ·mol-1，解得X=946kJ·mol—1。答案:B15.当100g碳不完全燃烧时，所得混合气体中CO与CO2的体积之比为1∶2.已知:C（s)+O2（g)====CO（g)；ΔH=—110。35kJ·mol-1，CO(g）+O2（g）====CO2（g）；ΔH=-282.57kJ·mol-1，则与100g碳完全燃烧相比，损失的热量是多少千焦？解析：碳燃烧损失的热量实为混合气体中的CO燃烧放出的热量。n（C)=g·mol-1，则生成的混合气体中的CO的物质的量为,则损失的热量为×282.57kJ·mol-1=784。9kJ。答案：784.9kJ16。汽油不完全燃烧的化学方程式为：2C8H18(l）+23O2（g）12CO2（g)+4CO（g）+18H2O(l），人体吸进CO后,CO与人体血红蛋白结合而引起中毒。如果每辆汽车满负荷行驶,每天约有28.5g汽油不完全燃烧.现有某40万人口的中等城市，如达到中等发达国家水平，平均每10人拥有1辆汽车。请计算这些汽车满负荷行驶时,每天可产生多少千克CO？解析：本题分步计算(1）拥有汽车数：×1辆=4×104辆（2）所有汽车每天耗油:4×104×28。5g=1。14×10（3)设每天可产生xkgCO。则2C8H18(l）+23O2(g）12CO2（g）+4CO（g）+18H2O(l)解得x=560答案：每天可产生560kgCO17.有人设想了三个反应如下：①3FeCl2+4H2OFe3O4+6HCl+H2②2Fe3O4+3Cl2+12HCl6FeCl3+6H2O+O2③2FeCl32FeCl2+Cl2问：(1)若这三个反应均能发生，并将其联合并循环进行以生产能解决能源和环境问题的某种气体。该气体是__________（填化学式).（2)若这三个反应在联合、循环进行中，中间产物没有损耗，也没有其他副反应发生，则可将这三个反应合并成一个总反应。这个总反应的化学方程式为____________________，这个总反应是__________（填“放"或“吸”）热反应.解析：根据三个反应和“将其联合并循环进行以生产能解决能源和环境问题的某种气体”的提示,可知该气体是氢气；将三个反应方程式左右两边分别相加，然后消去相同的分子式,可得总反应的化学方程式。答案:(1)H2（2）2H2O2H2↑+O2↑吸18.美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路直接反射52000×109千焦/秒以热能的方式离开地球81000×109千焦/秒水循环40000×109千焦/秒大气流动370×109千焦/秒光合作用40×109千焦/秒请选用以上数据计算：（1）地球对太阳能的利用率约为__________.(2)通过光合作用，