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）

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：

(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。