| (创新方案,解析版)2011年高考化学(课标人教版)第6章__第2节_燃烧热_能源_化学反应热的计算 |
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第六章第二节燃烧热能源化学反应热的计算
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．(2010·启东中学月考)全球变暖给我们敲响了警钟，地球正面临巨大的挑战．下列说法不正确的是()
A．推广“低碳经济”，减少温室气体的排放
B．推进小火力发电站的兴建，缓解地方用电困难，促进地方经济的快速发展
C．推广“绿色自由”计划，吸收空气中的CO2并利用廉价能源合成汽油
D．利用晶体硅制作的太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
解析：小火力发电站对煤炭的利用率低，生产单位电力时向大气中排放的CO2气体相对较多，B不正确．
答案：B
2．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2P4O10.已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ/mol、P—ObkJ/mol、POckJ/mol、OOdkJ/mol根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是()
A．(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol
B．(4c＋12b－6a－5d)kJ/mol
C．(4c＋12b－4a－5d)kJ/mol
D．(4a＋5d－4c－12b)kJ/mol
解析：由键能求反应热的公式为ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和，则ΔH＝6×akJ/mol＋5×dkJ/mol－(12×bkJ/mol＋4×ckJ/mol)＝(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol.
答案：A
3．根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH2＝－285.8kJ/mol
③CH3COOH(l)＋2O2(g)2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－870.3kJ/mol
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)CH3COOH(l)的反应热为()
A．ΔH＝＋244.1kJ/molB．ΔH＝－488.3kJ/mol
C．ΔH＝－996.6kJ/molD．ΔH＝＋996.6kJ/mol
解析：根据盖斯定律，将①×2＋②×2－③即可得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)CH3COOH(l)，同理该方程式的反应热ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝－488.3kJ/mol.
答案：B
4．(2010·烟台模拟)已知热化学方程式：
C(金刚石，s)＋O2(g)CO2(g)ΔH1①
C(石墨，s)＋O2(g)CO2(g)ΔH2②
C(石墨，s)C(金刚石，s)ΔH3＝1.9kJ/mol③
下列说法正确的是()
A．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B．金刚石比石墨稳定
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
D．ΔH1＞ΔH2
解析：由热化学方程式③中ΔH3＝1.9kJ/mol＞0得出结论石墨比金刚石稳定，A正确，B项错误，C项中，ΔH3＝ΔH2－ΔH1；由于ΔH3＞0，即ΔH2－ΔH1＞0，ΔH2＞ΔH1，D项错误．
答案：A
5．已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是－285.8kJ/mol、－1411.0kJ/mol和－1366.8kJ/mol，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为()
A．－44.2kJ/molB．＋44.2kJ/mol
C．－330kJ/molD．＋330kJ/mol
解析：由题意可知：C2H4(g)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－1411.0kJ/mol，C2H5OH(l)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ/mol，将上述两个方程式相减得：C2H4(g)＋H2O(l)―→C2H5OH(l)
ΔH＝－44.2kJ/mol.
答案：A
6．(2009·合肥模拟)盖斯定律认为能量总是守恒的：化学反应过程一步完成或分步完成，整个过程的热效应是相同的．
已知：①H2O(g)H2O(l)ΔH＝－Q1kJ/mol
②C2H5OH(g)C2H5OH(l)ΔH＝－Q2kJ/mol
③C2H5OH(g)＋3O2(g)2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－Q3kJ/mol
若使23g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(kJ)()
A．Q1＋Q2＋Q3
B．0.5(Q1＋Q2＋Q3)
C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3
D．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3
解析：设计以下变化过程：
C2H5OH(g)2CO2(g)＋3H2O(g)
↑Q2↓－3Q1
C2H5OH(l),2CO2(g)＋3H2O(l)
根据盖斯定律ΔH＝(－Q3＋Q2－3Q1)kJ/mol，故有23g液态酒精(0.5mol)完全燃烧生成CO2和液态水放出热量为(0.5Q3－0.5Q2＋1.5Q1)kJ.
答案：D
7．化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是()
A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ/mol
B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ/mol
C.N2(g)＋H2(g)NH3(l)ΔH＝(b＋c－a)kJ/mol
D.N2(g)＋H2(g)NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ/mol
解析：由能量图象知，molN2(g)和molH2(g)需要吸收akJ的热量分解为1molN和3molH，而1molN和3molH放出bkJ的热量生成1molNH3(g)，1molNH3(g)液化放出ckJ热量，因此由molN2(g)和molH2(g)生成1molNH3(l)的反应热为(a－b－c)kJ.
答案：A
8．美国新任总统奥巴马就环境问题公开表示，到2020年，美国将会把温室气体排放量削减到1990年水平的80%，此外美国将把新能源比重提高到30%.奥巴马还计划每年拿出150亿美元大举投资太阳能、风能和生物能源等，并且举全国之力构建美国的低碳经济领袖地位．下列说法不正确的是()
A．CO2、甲烷都属于温室气体
B．用甘蔗生产的乙醇燃料属于可再生性能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体
C．太阳能、风能和生物能源属于新能源
D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
解析：乙醇燃烧会产生温室气体CO2.
答案：B
9．在298K,101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热．一些烷烃的燃烧热如下表：
化合物 燃烧热(kJ/mol) 化合物 燃烧热(kJ/mol) 甲烷 891.0 正丁烷 2878.0 乙烷 1560.8 异丁烷 2869.6 丙烷 2221.5 异戊烷 3531.3
下列表达正确的是()
A．正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol
B．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多
C．正丁烷转化为异丁烷的热化学方程式为：CH3CH2CH2CH3(g)===CH3CH(CH3)CH3(g)ΔH＝＋8.4kJ/mol
D．甲烷燃烧的热化学方程式为：
CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－891.0kJ/mol
解析：根据正丁烷、异丁烷燃烧热的关系推测A是正确的；相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，B错误；正丁烷转化为异丁烷的反应应该是放热反应，C错误；甲烷燃烧热应该是生成液态水放出的热量，D错误．
答案：A
10．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0kJ/mol
②CH3OH(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ/mol
下列说法正确的是()
A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ/mol
B．反应①中的能量变化如下图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应CH3OH(l)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)的ΔH＞－192.9kJ/mol
解析：燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，CH3OH燃烧生成稳定的化合物是CO2(g)、H2O(l)，方程式②不表示燃烧热的热化学方程式，A不正确．反应①是吸热反应，说明生成物的总能量大于反应物的总能量，B不正确．由反应①②可知CH3OH转化成H2可能是吸热反应，也可能是放热反应．D项中CH3OH(l)到CH3OH(g)需要吸收热量，所以CH3OH(l)燃烧放出较少的热量，则ΔH＞－192.9kJ/mol(比较ΔH时带正负号)．
答案：D
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(16分)城市居民使用的燃料，主要有煤气、液化石油气和天然气三种．煤气的主要成分为CO和H2混合气体，它由煤炭和水蒸气在高温下反应制得，故又称水煤气．试回答：
(1)天然气的主要成分是________．
(2)写出制取水煤气的主要化学方程式________________________________，
该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)．
(3)液化石油气的主要成分是C3H8，其充分燃烧后产物为CO2和H2O，则完全燃烧等质量的C3H8和CO所需氧气的体积比(同温同压下)为________．
(4)已知H2、CO、CH4燃烧的热化学方程式分别为：
2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/mol
2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH＝－566kJ/mol
CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3kJ/mol
当使用管道煤气的用户改用天然气(主要成分为CH4)后，在相同条件下燃烧等体积的燃气，理论上所获得的热值，后者大约是前者的________．
A．0.8倍B．1.3倍
C．1.6倍D．3.1倍
(5)氢气是未来能源，燃烧时除产生热量外，还具有的优点是__________________．
解析：(3)C3H8＋5O23CO2＋4H2O
44g5×22.4L
2CO＋O22CO2
56g22.4L
由反应方程式可得：完全燃烧等质量的C3H8和CO所需O2的体积比为：×5×22.4L∶×22.4L＝70∶11.
(4)由生产水煤气的反应可知，煤气中CO与H2体积比为1∶1，则燃烧4体积煤气放热：(571.6＋566)kJ，而燃烧4体积天然气放热4×890.3kJ.
后者是前者的＝3.1倍．
答案：(1)CH4
(2)C＋H2O(g)CO＋H2吸热
(3)70∶11(4)D
(5)①H2是最洁净的能源，其燃烧后的产物为水，即不污染环境，也不产生温室效应；②H2的来源丰富，在自然界中可循环利用
12．(13分)丙烷燃烧可以通过以下两种途径：
途径Ⅰ：C3H8(g)＋5O2(g)3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－akJ/mol
途径Ⅱ：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)
ΔH＝＋bkJ/mol
2C3H6(g)＋9O2(g)6CO2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝－ckJ/mol
2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＝－dkJ/mol
(a、b、c、d均为正值)
请回答下列问题：
(1)判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径Ⅰ放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量．
(2)由于C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)的反应中，反应物具有的总能量________(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________(填“放出”或“吸收”)能量才能转化为生成物，因此其反应条件是________．
(3)b与a、c、d的数学关系式是_____________________________________．
解析：(1)根据盖斯定律：不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相等的，因此，两途径放出的热量相等．
(2)由ΔH＝＋bkJ/mol＞0可知，C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)反应吸热，反应物的总能量低，反应时要吸热．
(3)根据盖斯定律，加减方程式可得2b＝c＋d－2a或b＝＋－a.
答案：(1)等于(2)小于吸收加热
(3)b＝＋－a
13．(8分)党的十七大报告指出：“加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力，坚持节约资源和保护环境的基本国策，发展环保产业．”
(1)下列有关做法不符合上述要求的是________．
A．将煤液化、气化，提高燃料的燃烧效率
B．安装汽车尾气催化转化装置，使之反应：4CO＋2NO24CO2＋N2
C．大力推广乙醇汽油的同时，研究开发太阳能汽车和氢燃烧电池汽车
D．在水力发电、火力发电、核能发电和风力发电中要大力发展火力发电
(2)将煤转化为水煤气的主要化学反应为
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；C(s)、H2(g)和CO(g)完全燃烧的热化学方程式为：
C(s)＋O2(g)CO2(g)
ΔH＝－393.5kJ/mol①
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－242.0kJ/mol②
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283.0kJ/mol③
请回答：
①根据以上数据，写出C(s)与H2O(g)反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
②水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料，CO和H2在一定条件下可以合成：a.甲醇；b.甲醛；c.甲酸；d.乙酸．试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放．
解析：(1)A中将煤液化和气化，能有效提高煤燃烧产生能量的利用率；B中对汽车尾气进行处理，符合环保要求；C中推广乙醇汽油，有利于减少污染物的排放量；D中火力发电的主要燃料是煤，其燃烧产生的SO2是大气污染物，CO2是温室气体，不利于环境保护．
(2)煤转化为水煤气的反应可由①－②－③得到，可得C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.5kJ/mol，CO和H2按1∶1反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则b、d符合．
答案：(1)D
(2)①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋131.5kJ/mol
②b、d
14．(13分)甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备．甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示．
(1)甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是________(填“吸热”和“放热”)反应．
(2)过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？________，原因是_________________．
(3)写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学方程____________________________
________________________________________________________________________.
(4)甲醇催化脱氢转化为甲醛的过程中，如果要使反应温度维持在700℃，需向体系中通入空气，则进料甲醇与空气的物质的量理论比值为________[假设：H2(g)＋O2(g)H2O(g)ΔH＝－akJ/mol，空气中氧气体积分数为0.2]．
解析：(1)E1＜E2，甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是吸热反应．
(2)反应热与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关，故反应热相同．
(4)CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)
ΔH＝(E2－E1)kJ/mol
1(E2－E1)
n(CH3OH)n(CH3OH)(E2－E1)
H2(g)＋O2(g)H2O(g)ΔH＝－akJ/mol
0．5a
n(O2)2an(O2)
则n(CH3OH)(E2－E1)＝2an(O2)
即n(CH3OH)∶n(O2)＝2a/(E2－E1)
则n(CH3OH)∶n(空气)＝
答案：(1)吸热(2)相同一个化学反应的反应热仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关
(3)CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)
ΔH＝(E2－E1)kJ/mol
(4)
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