中考物理二轮复习经典培优模型练专题04化学能与内能的转化模型(教师版)
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专题04 化学能与内能的转化模型 1.某中学为学生供应开水,用焦炭作为燃料,现燃烧了4.2kg焦炭,将100kg的水从25℃加热到100℃,设焦炭完全燃烧。已知焦炭的热值为3.0×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。试求:(1)水吸收的热量是多少?(2)焦炭完全燃烧放出的的热量是多少?(3)该锅炉烧水的效率是多少?【答案】(1)3.15×107J;(2)1.26×108J;(3)25%【详解】解:(1)将100kg的水从25℃加热到100℃,根据Q吸=cm(t-t0)可知,水吸收的热量为Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(100℃-25℃) =3.15×107J (2)4.2kg焦炭完全燃烧放出的热量Q放=m1q=4.2kg×3×107J/kg=1.26×108J(3)该锅炉的效率 答:(1)水吸收的热量是3.15×107J;(2)焦炭完全燃烧放出的的热量是1.26×108J;(3)该锅炉烧水的效率是25%。2.液化石油气的热值为3.5×107J/kg,把质量为10kg、20℃的水加热到70℃需燃烧液化石油气0.1kg。求:(1)水吸收的热量;(2)0.1kg石油气完全燃烧放出的热量;(3)液化石油气烧水的效率。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]。【答案】(1)2.1×106J;(2)3.5×106J;(3)60%【详解】解:(1)水吸热的热量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg・℃)×10kg×(70℃﹣20℃)=2.1×106J(2)液化石油气完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.1kg×3.5×107J/kg=3.5×106J(3)液化石油气烧水的效率答:(1)水吸热多少热量为2.1×106J;(2)0.1kg液化石油气全燃烧放出的热量为3.5×106J;(3)液化气灶加热水时的效率为60%。3.用煤气灶烧水时把2kg,初温为30℃的水烧到80℃,消耗了0.02kg煤气,已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107J/kg,则:(1)水吸收的热量为多少?(2)煤气完全燃烧放出的热量为多少?(3)煤气灶烧水的效率为多少?【答案】(1)4.2×105J;(2)8.4×105J;(3)50%【详解】解:(1)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-30℃)=4.2×105J(2)煤气完全燃烧放出的热量Q放=m气q=0.02kg×4.2×107J/kg=8.4×105J(3)煤气灶烧水的效率答:(1)水吸收的热量为4.2×105J;(2)煤气完全燃烧放出的热量为8.4×105J;(3)煤气灶烧水的效率为50%。4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量约为6.8×106J,这些能量相当于完全燃烧0.2kg的木炭才能得到;若将这些木炭用来烧水,可以使10kg的水温度升高17℃,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求:(1)木炭的热值;(2)10kg 的水温度升高17℃所吸收的热量;(3)此炭炉烧水的效率。【答案】(1)3.4×107J/kg;(2)7.14×105J;(3)10.5%【详解】解:(1)由题可知,完全燃烧0.2kg的木炭放出的能量约为6.8×106J,故木炭的热值为(2)10kg的水温升高17℃所吸收的热量为(3)炭炉烧水的效率答:(1)木炭的热值为3.4×107J/kg;(2)10kg的水温度升高17℃所吸收的热量为7.14×105J;(3)此炭炉烧水的效率为10.5%。5.可燃冰是一种新能源,它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质,主要成分是甲烷,我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平,用燃气锅炉烧水时,将500kg初温20℃的水加热到100℃,共燃烧了0.1m3的可燃冰,请你计算:(1)这个过程中水吸收的热量为多少?(2)燃气锅炉烧水时的效率为多少?[已知:c水=4.2×103J/(kg•℃),可燃冰热值q=6.0×109J/m3]【答案】(1)1.68×108J;(2)28%【详解】解:(1)水吸收的热量(2)可燃冰完全燃烧放出的热量燃气锅炉烧水时的效率答:(1)这个过程中水吸收的热量为1.68×108J ;(2)燃气锅炉烧水时的效率为28%。6.某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水,他们利用煤气灶烧水,需燃烧0.8kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)。求:(1)50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量;(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量。【答案】(1)8.4×106J;(2)3.36×107J【详解】解:(1)由题意可知,50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量为(2)由题意可知,完全燃烧0.8kg煤气释放的热量为答:(1)50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量为8.4×106J;(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量为3.36×107J。7.天然气是一种清洁能源,热值为4.2×107J/kg。天然气的应用较多。(1)完全燃烧5kg天然气放出多少热量?(2)用天然气炉烧水,加热效率为40%,在标准气压下,燃烧5kg天然气可以将多少质量的水从20℃烧开?(3)一辆汽车用天然气为燃料,牵引力做功的功率为21kW,5kg的天然气可供这辆车匀速行驶50min,汽车发动机的效率多大?【答案】(1)2.1×108J;(2)250kg;(3)30%【详解】(1)5kg天然气完全燃烧放出的热量为(2)根据知,水吸收的热量为标准大气压下水的沸点为100℃,由可得水的质量为(3)这段时间内公交车牵引力所做功为汽车发动机的效率为答:(1)完全燃烧5kg天然气放出2.1×108J的热量;(2)用天然气炉烧水,加热效率为40%,在标准气压下,燃烧5kg天然气可以将250kg的水从20℃烧开;(3)汽车发动机的效率为30%。8.每到周末,小晶都去邻居孤寡老人刘奶奶家,帮助老人劈柴、烧水、做饭等。某次用炉子烧水时,燃烧了1kg的木材,刚好把初温为20℃,质量为20kg的水烧开(假设木材能够完全燃烧)。已知当地气压为1标准大气压,木材的热值为q=1.2×107J/kg,水的比热容为。(1)完全燃烧1kg木材能放出多少焦耳的热量?(2)20kg初温为20℃的水被烧开吸收了多少热量?(3)此次炉子烧水的效率是多少?【答案】(1)1.2×107J;(2)6.72×106J;(3)56%。【详解】(1)1kg木材完全燃烧放出的热量Q放=m木材q=1kg×1.2×107J/kg=1.2×107J(2)一标准大气压下,水沸腾时的温度为100℃,即水的末温为100℃,水吸收的热量(3)炉子烧水的效率答:(1)完全燃烧1kg木材能放出1.2×107J的热量;(2)20kg初温为20℃的水被烧开吸收了6.72×106J的热量;(3)此次炉子烧水的效率是56%。9.某同学估算煤气灶烧水时的效率,他在烧水壶中装入V=2.5L的水,烧水前的水为20℃,将水加热至100℃,立即关闭煤气,烧水前、后燃气表的示数变化“ΔV=0.125m3”,该同学查得煤气的热值q=4×107J/m3,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),求:(1)水吸收的热量;(2)燃气灶烧水效率。【答案】(1)8.4×105J;(2)20%【详解】解:(1)水质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×2.5×103m3=2.5kg水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J(kg·℃)×2.5kg×(100℃-20℃)=8.4×105J(2)燃气燃烧放热为Q放=qΔV=4×107J/m3×0.105m3=4.2×106J燃气灶烧水效率为答:(1)水吸收的热量为8.4×105J;(2)燃气灶烧水效率为20%。10.某物理兴趣小组的同学,用煤炉给60kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6 min内完全燃烧了1kg的煤,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值约为3×107 J/kg。求:(1)煤完全燃烧产生的热量;(2)经过4 min时间加热,水所吸收的热量;(3)煤炉烧水时的热效率。【答案】(1)3×107J;(2)1.26×107J;(3)50.4%【详解】解:(1)1kg的煤完全燃烧产生的热量Q放=qm=3×107J/kg×1kg=3×107J(2)由图象知道,经过4min时间加热,水温度从20℃升高到70℃,水吸收的热量为Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×60 kg×(70℃-20℃)=1.26×107J(3)由图象知道,经过6min时间加热,水温度从20℃升高到80℃,水吸收的热量为Q吸′=c水m水(t-t0′)=4.2×103J/(kg•℃)×60 kg×(80℃-20℃)=1.512×107J煤炉烧水时的热效率答:(1)煤完全燃烧产生的热量是3×107J;(2)经过4 min时间加热,水所吸收的热量是1.26×107J;(3)煤炉烧水时的热效率是50.4%。11.小明用如图所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气瓶,相关参数见表)烧水,测出本地水温为20℃,气压为标准大气压,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),设丁烷气体完全燃烧。求:丁烷热值q燃气质量m9×107J/kg500g燃气燃烧速度k气炉热效率210g/h40% (1)1kg的水温度升高10℃时吸收的热量:(2)燃气瓶中丁烷完全燃烧可以放出的热量;(3)燃气炉持续燃烧8min,能够烧开的水的质量。【答案】(1)4.2×104J;(2)4.5×107J;(3)3kg【详解】解:(1)1kg的水温度升高10℃时吸收的热量(2)燃气瓶中丁烷完全燃烧可以放出的热量(3)燃气炉持续燃烧8min消耗燃气的质量这些燃气完全燃烧放出的热量气炉热效率为40%,则水吸收的热量由可得,烧开水的质量答:(1)1kg的水温度升高10℃时吸收的热量是4.2×104J;(2)燃气瓶中丁烷完全燃烧可以放出的热量是4.5×107J;(3)燃气炉持续燃烧8min,能够烧开3kg的水的质量。12.生物质颗粒是利用农林废弃物为原材料制成的一种新型清洁燃料。燃烧1kg无烟煤可以产生16g的SO2,生物质颗粒燃料燃烧时不产生SO2,因而可以减少对大气的污染以及酸雨的产生。已知c水=4.2×103J/(kg·℃),q无烟煤=3.4×107J/kg,q生物质=1.7×107J/kg,求:(1)若生物质颗粒烧水效率为30%,将200kg水从15℃加热至100℃,需生物质颗粒的质量;(2)这些生物质颗粒完全燃烧放出的热量如果由无烟煤提供,会排放多少克SO2。【答案】(1)14kg;(2)112g【详解】解:(1)温差为水吸收热量为生物质颗粒燃烧放出的热量为生物质的质量为(2)需要煤的质量为排放的二氧化硫质量为 答:(1)需生物质颗粒的质量是14kg;(2)这些生物质颗粒完全燃烧放出的热量如果由无烟煤提供,会排放112克SO2。
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