高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应的热效应第3课时课时作业

第3课时　能源的充分利用

基础巩固

1.合理利用燃料,减小污染符合“绿色化学”理念,下列关于燃料的说法正确的是(　　)。

A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料

B.通入大大过量的空气使燃料充分燃烧,从而达到充分利用热能的目的

C.燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用

D.直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同

答案:C

2.环境保护问题正越来越受到关注,二氧化碳是主要的温室气体,而节能减排可以有效地降低二氧化碳的排放量。有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是              (　　)。

A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑

B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑

C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑

D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2

答案:C

3.全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻的挑战,在此背景下,“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念越来越受到人们的重视。下列有关说法不正确的是              (　　)。

A.太阳能、地热能和生物质能均属于“新能源”

B.“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料

C.如图,甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想

D.让煤变成合成气,把煤“吃干榨尽”,实现了煤的清洁、高效利用

答案:B

解析:太阳能、地热能和生物质能是“新能源”,A项正确;“低碳”主要是指控制二氧化碳的排放量,B项错误;从题图分析,HCl循环利用,排出的水无污染,符合“节能减排”思想,C项正确;让煤变成合成气,能提高能源利用率,节能减排,D项正确。

4.下列各组物质的标准燃烧热相同的是(　　)。

A.氢气和甲烷

B.1 mol碳和2 mol碳

C.3 mol乙烯和1 mol苯

D.葡萄糖和蔗糖

答案:B

解析:在101kPa时,1mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。氢气、甲烷、乙烯、苯、葡萄糖、蔗糖均属于不同的物质,所以标准燃烧热也不同 ,A、C、D项错误;同种物质,标准燃烧热相同,B项正确。

5.燃烧a g C2H5OH(l)生成二氧化碳气体和液态水,放出的热量为Q kJ,经测定,生成的CO2与足量澄清石灰水反应得到5 g沉淀,则表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式是              (　　)。

A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)     ΔH=-20Q kJ·mol-1

B.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-40Q kJ·mol-1

C.C2H5OH(l)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)　ΔH=-20Q kJ·mol-1

D.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)    ΔH=-40Q kJ·mol-1

答案:B

解析:由关系式:CaCO3~CO2~C2H5OH可知,ag乙醇的物质的量为n(CaCO3)=0.025mol,所以1molC2H5OH(l)燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出的热量是40QkJ,热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-40QkJ·mol-1。

6.高温下可将煤转化为水煤气,水煤气可作为气体燃料,有关热化学方程式如下:

①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=131.3 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566.0 kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=-483.6 kJ·mol-1

下列说法正确的是(　　)。

A.煤不属于化石燃料

B.等质量的CO和H2完全燃烧时,前者放热多

C.水煤气作为气体燃料,比煤直接燃烧污染小

D.由反应③可以确定H2的标准燃烧热为-241.8 kJ·mol-1

答案:C

解析:煤是常见的化石燃料,A项错误;根据2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566.0kJ·mol-1,可知56gCO完全燃烧放热566.0kJ,根据2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=-483.6kJ·mol-1,可知56gH2完全燃烧放热483.6kJ×14=6770.4kJ,B项错误;CO和H2燃烧只生成二氧化碳和水,无污染,C项正确;氢气的标准燃烧热是1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量,所以H2的标准燃烧热不是-241.8kJ·mol-1,D项错误。

7.能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少,促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能、核能等)开发。

(1)我国目前能源利用中存在的主要问题有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)为减少污染,提高燃料利用率,下列措施可以达到目的的是　　　　　　　　　。 

①将城市居民燃煤改为使用气体燃料

②若将原来烧天然气的灶具改烧石油液化气,应增大空气进入量和减少液化气的进入量

③研制燃料电池

④在农村大力发展沼气

(3)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣:

①3FeCl2+4H2OFe3O4+6HCl+H2

②2Fe3O4+3Cl2+12HCl6FeCl3+6H2O+O2

③6FeCl36FeCl2+3Cl2

科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是　　　　　　　　　,该物质作为燃料的优点有　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)人均能源占有量小,能源利用率低,单位产值能耗高

(2)①②③④

(3)H2　单位质量热值高　燃烧产物只有水,对环境无污染　来源(水)较为丰富

解析:(3)由①×2+②+③得,2H2OO2+2H2,故这种有意义的物质是H2。

能力提升

1.25 ℃、101 kPa下,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)

ΔH=-57.3 kJ·mol-1,辛烷的标准燃烧热为ΔH=-5 518 kJ·mol-1。下列热化学方程式书写正确的是              (　　)。

A.2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1

B.KOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l)

ΔH=-57.3 kJ·mol-1

C.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(g)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1

D.2C8H18(g)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(l)

ΔH=-5 518 kJ·mol-1

答案:B

解析:A项,所列热化学方程式中生成H2O(l)为2mol,对应的ΔH数值不正确,且反应有BaSO4沉淀生成,放出的热量会增加,生成1molH2O(l)时放出的热量大于57.3kJ,错误;C项,在101kPa时,1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热,产物中的水应为液态,错误;D项,当2mol辛烷完全燃烧时,产生的热量为11036kJ,且辛烷应为液态,错误。

2.一种碘硫热化学循环是由反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成的(如下图所示),下列有关说法正确的是(　　)。

A.设计该循环是为了制取能源气体O2

B.整个循环过程中产生1 mol O2的同时产生44.8 L H2

C.图中反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应

D.图中反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可在常温常压下进行

答案:C

解析:A项,O2不是能源气体,错误;B项,没有说明气体所处的温度和压强,不能确定气体的体积,错误;C项,都有化合价变化,均为氧化还原反应,正确;D项,反应Ⅱ是H2SO4分解生成O2、SO2、H2O,不能在常温常压下进行,错误。

3.通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)。

①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1

③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1

④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH4=d kJ·mol-1

A.反应①②为反应③提供原料气

B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一

C.反应CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1

D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1

答案:C

解析:A项,反应①②提供CO2和H2,正确;B项,反应③将CO2转化为有机原料,是CO2的资源化利用,正确;C项,反应生成液态水,放出热量大于,错误;D项,目标反应可由反应②×2+③×2+④获得,计算反应热为(2b+2c+d)kJ·mol-1,正确。

4.(双选)一些烷烃的标准燃烧热如下表所示:

下列说法正确的是(　　)。

A.正戊烷的标准燃烧热大约为ΔH=-3 540 kJ·mol-1

B.热稳定性:异丁烷>正丁烷

C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1

D.烷烃中碳的质量分数越大,热值越大

答案:AB

解析:根据表中正丁烷和异丁烷的标准燃烧热数据可推测,正戊烷的标准燃烧热(ΔH)比2-甲基丁烷的标准燃烧热(ΔH)略小些,A项正确;正丁烷和异丁烷完全燃烧生成的物质相同,故相同条件下,1mol正丁烷的能量大于1mol异丁烷的能量,即正丁烷的热稳定性比异丁烷的弱,B项正确;C项中ΔH应该为-3119.6kJ·mol-1,C项错误;D项中1gCH4燃烧放出约55.64kJ的热量,1gC2H6燃烧放出约51.99kJ的热量,甲烷中碳的质量分数比乙烷中的小,但是甲烷的热值比乙烷大,D项错误。

5.下列热化学方程式正确的是(　　)。

答案:D

解析:A项中符合已知条件的应是H2和O2反应生成液态H2O,A项错误;ΔH应为-196.6kJ·mol-1,B项错误;C项中由于生成BaSO4沉淀,放出的热量大于114.6kJ,C项错误。

6.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题。

(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:

ΔH=88.6 kJ·mol-1。则M、N相比,较稳定的是　　　　。 

(2)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176.0 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为　　　　　　　　。 

(4)已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨,s)2Fe(s)+3CO(g)

ΔH=489.0 kJ·mol-1;②CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1;③C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1。则4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)　ΔH=　。 

(5)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1 mol CH4完全燃烧生成气态水和1 mol S(g)燃烧的能量变化如下图所示:

在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案:(1)M

(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)　ΔH=-290.0 kJ·mol-1

(3)98.0 kJ

(4)-1 641.0 kJ·mol-1

(5)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=352 kJ·mol-1

解析:(1)M转化为N是吸热反应,所以N具有的能量高,能量越低越稳定,故稳定性M>N。

(2)有1molCl2参与反应时释放出145.0kJ热量,2mol氯气参与反应放热290.0kJ,反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)　ΔH=-290.0kJ·mol-1。

(3)铝元素化合价从0价升高到+3价,题给反应中转移12mol电子,故每转移1mol电子放出的热量为1176.0kJ÷12=98.0kJ。

(4)由盖斯定律可知,(③×3-①-②×3)×2即得到4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)　ΔH=

-1641.0kJ·mol-1。

(5)根据图像可知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=Ea1-Ea2=126kJ·mol-1-928kJ·mol-1=-802kJ·mol-1;②S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-577kJ·mol-1;根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(g)+2H2O(g)　ΔH=352kJ·mol-1。