沪科技版（2020）选择性必修11.3燃料的合理利用精品课后练习题

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1．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )
A．煤炭、汽油、潮汐能
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、沼气
D．地热能、海洋能、核能
[答案] C
[解析] 煤炭、天然气属于化石燃料，属于不可再生能源，也不是新能源，A、B项错误；地热能来自地球本身，绝大多数海洋能来自太阳能，核能来自原子核的裂变，D项错误。
2．下列对标准燃烧热的理解中正确的是( )
A．可燃物燃烧放出的热量就是其标准燃烧热
B．1 ml可燃物发生氧化还原反应所放出的热量就是其标准燃烧热
C．101 kPa时，1 ml H2燃烧生成液态水时放出的热量就是其标准燃烧热
D．标准燃烧热随热化学方程式中物质前的化学计量数的改变而改变
[答案] C
[解析]
3．下列热化学方程式中ΔH能表示可燃物的标准燃烧热的是( )
A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·ml－1
B．CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·ml－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·ml－1
[答案] B
[解析] 根据标准燃烧热的概念可知，A项生成的不是氧化物，B项符合标准燃烧热的概念，C项H2的化学计量数不是1，D项生成的不是液态水。
4．下列说法正确的是( )
A．乙烯完全燃烧时，放出的热量为乙烯的标准燃烧热
B．在25 ℃、101 kPa时，1 ml碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热
C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·ml－1，可知CO的标准燃烧热为－283 kJ·ml－1
D．乙炔的标准燃烧热为1 299.6 kJ·ml－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2 599.2 kJ·ml－1
[答案] C
[解析]选项A没有指明乙烯的物质的量为1 ml，且没说明水的聚集状态；选项B中没有指明1 ml碳完全燃烧生成CO2(g)；选项D中热化学方程式中生成物水应为液态，反应热ΔH与其不对应。
5．甲醇属于可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料，下列能正确表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为( )
A．CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝763.3 kJ·ml－1
B．CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－763.3 kJ·ml－1
C．CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－675.3 kJ·ml－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 526.6 kJ·ml－1
[答案] B
[解析]根据标准燃烧热的定义，书写表示标准燃烧热的热化学方程式时要以1 ml可燃物为标准，其他物质的化学计量数可为分数，且生成物应为稳定氧化物。
6．25 ℃、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是ΔH＝－393.5 kJ·ml－1、ΔH＝－285.8 kJ·ml－1、ΔH＝－890.31 kJ·ml－1、ΔH＝－2 800 kJ·ml－1，则下列热化学方程式正确的是( )
A．C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.31 kJ·ml－1
D.eq \f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 400 kJ·ml－1
[答案] D
[解析]根据标准燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2(g)是C的稳定氧化物，生成的H2O应该为液态，故只有D正确。
7．能源与人类的生活和社会发展密切相关，下列关于能源开发和利用的说法中，你认为说法不正确的是( )
A．充分利用太阳能
B．因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能
C．合理、安全开发利用氢能、核能
D．能源都是通过化学反应获得的
[答案] D
[解析]A项，太阳能取之不尽用之不竭且绿色无污染，是理想的能源，故应充分利用太阳能，正确；B项，风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染，故应因地制宜合理开发，正确；C项，氢能来源广、热值高、无污染，核能安全开发后也是理想能源，正确；D项，人类利用的能源不一定都是通过化学反应获得的，如水力发电，错误。
8．当今国际能源研究的热点之一是寻找新能源，下列能源不属于新能源的是( )
A．太阳能 B．氢能 C．风能 D．天然气
[答案] D
[解析]新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
9．已知丙烷的标准燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·ml－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( )
A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ
[答案] A
[解析]丙烷分子式是C3H8,1 ml丙烷燃烧会产生4 ml水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)＝0.025 ml，所以反应放出的热量是2 215 kJ·ml－1×0.025 ml
≈55 kJ，故答案是A。
10．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·ml－1
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为( )
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶3
[答案] C
[解析]根据热化学方程式可知：H2的标准燃烧热为－571.6 kJ·ml－1÷2＝－285.8 kJ·ml－1。生成的n(H2O)＝eq \f(3.6 g,18 g·ml－1)＝0.2 ml，参加反应的H2为0.2 ml，故H2燃烧放出的热量为0.2 ml
×285.8 kJ·ml－1＝57.16 kJ。CO燃烧放出的热量为113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，故n(CO)＝eq \f(Q放,|ΔHCO|)＝eq \f(56.58 kJ,282.9 kJ·ml－1)＝0.2 ml。则n(H2)∶n(CO)＝1∶1。
11.液态肼(N2H4)和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成N2和水蒸气，并放出大量的热。已知1 g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20 kJ。
(1)H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ•ml－1，写出液态肼与液态双氧水反应生成N2和液态水的热化学方程式： 。
(2)以N2和H2为原料通过一定途径可制得N2H4，已知断裂1 ml N—N键、N≡N键、N—H键、H—H键所需的能量分别为193 kJ•ml－1、946 kJ•ml－1、390.8 kJ•ml－1、436 kJ•ml－1，试写出由N2、H2合成气态肼(N2H4)的热化学方程式为 。
(3)温度在150 ℃以上时，H2O2便迅速分解为H2O和O2，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理，已知：
①H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)
ΔH1＝－134.3 kJ•ml－1；
②H2O(l)===H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)
ΔH2＝286 kJ•ml－1。
则反应③H2O2(l)===H2O(l)＋eq \f(1,2)O2(g)的ΔH＝ 。
[答案] (1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－816 kJ•ml－1
(2)N2(g)＋2H2(g)===N2H4(g) ΔH＝61.8 kJ•ml－1
(3)－151.7 kJ•ml－1
[解析](1)①N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－32×20 kJ•ml－1＝－640 kJ•ml－1；②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ•ml－1，根据盖斯定律，①－4×②可得，N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－816 kJ•ml－1。(2)N2(g)＋2H2(g)===N2H4(g)，断键时吸收的能量为946 kJ＋2×436 kJ＝1 818 kJ；成键时释放的能量为4×390.8 kJ＋193 kJ＝1 756.2 kJ，故ΔH＝(1 818－1 756.2) kJ•ml－1＝61.8 kJ•ml－1。(3)根据盖斯定律：－(①＋②)可得③，ΔH＝－(286－134.3) kJ•ml－1＝－151.7 kJ•ml－1。
1．“节能减排、低碳生活”已经走进百姓生活、城市建设以及经济发展等各个领域，下列有关说法不正确的是( )
A．太阳能、地热能、核能等均属于“新能源”
B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类化合物作燃料
C．图中甲烷经一氯甲烷转化成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”的思想
D．减少化石能源的使用能减少CO2的排放量
[答案] B
2．以下几个热化学方程式能表示相应物质的标准燃烧热的是( )
A．C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·ml－1
B．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
D．CH3OH(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－193.0 kJ·ml－1
[答案] B
[解析]表示标准燃烧热的热化学方程式应满足以下两点：一是物质完全燃烧并形成稳定的氧化物，二是发生燃烧的物质的化学计量数必须是1。A项，碳没有完全燃烧，错误；C项，H2的化学计量数不是1，错误；D项，CH3OH的燃烧产物应是CO2与液态水，而不是CO2与H2，错误。
3．1.5 g火箭燃料二甲基肼(H3C—NH—NH—CH3)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出50 kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热为( )
A．－1 000 kJ·ml－1 B．－1 500 kJ·ml－1
C．－2 000 kJ·ml－1 D．－3 000 kJ·ml－1
[答案] C
[解析]由二甲基肼的摩尔质量为60 g·ml－1知，n＝eq \f(1.5 g,60 g·ml－1)＝eq \f(1,40) ml，所以1 ml二甲基肼完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热量为2 000 kJ，即标准燃烧热为－2 000 kJ·ml－1。
4．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为
H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1
CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·ml－1
C8H18(l)＋eq \f(25,2)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·ml－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是( )
A．H2(g) B．CO(g)
C．C8H18(l) D．CH4(g)
[答案] B
[解析]比较eq \f(285.8,2)、eq \f(282.9,28)、eq \f(5 518,114)、eq \f(890.3,16)的大小，可知相同质量时，CO(g)放出的热量最少。
5．已知充分燃烧一定量的丁烷(C4H10)气体生成液态水时，放出的热量为Q kJ，而生成的CO2恰好被200 mL 5 ml·L－1KOH溶液吸收生成正盐，则丁烷的燃烧热ΔH为( )
A．－8Q kJ·ml－1 B．－4Q kJ·ml－1
C．－20Q kJ·ml－1 D．－16Q kJ·ml－1
[答案] A
[解析]n(KOH)＝0.2 L×5 ml·L－1＝1 ml，则由CO2＋2KOH===K2CO3＋H2O可知，n(CO2)＝0.5 ml，则n(C4H10)＝eq \f(1,4)×n(CO2)＝eq \f(1,8) ml，放出的热量为Q kJ，所以1 ml丁烷完全燃烧放出的热量为8Q kJ，故丁烷的燃烧热ΔH为－8Q kJ·ml－1；故选A。
6．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ℃，101 kPa)：
①C4H10(g)＋ eq \f(13,2)O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 878 kJ·ml－1
②C4H10(g)＋ eq \f(13,2)O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g) ΔH＝－2 658 kJ·ml－1
③C4H10(g)＋ eq \f(9,2)O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l) ΔH＝－1 746 kJ·ml－1
④C4H10(g)＋ eq \f(9,2)O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g) ΔH＝－1 526 kJ·ml－1
由此判断，正丁烷的燃烧热ΔH为( )
A．－2 878 kJ·ml－1 B．－2 658 kJ·ml－1
C．－1 746 kJ·ml－1 D．－1 526 kJ·ml－1
[答案] A
[解析]燃烧热是指在25 ℃、101 kPa时，1 ml纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。因此正丁烷完全燃烧产物应为CO2(g)和H2O(l)，所以正丁烷的燃烧热为ΔH＝－2 878 kJ·ml－1。
7．油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，油酸甘油酯的标准燃烧热为( )
A．3.8×104 kJ·ml－1 B．－3.8×104 kJ·ml－1
C．3.4×104 kJ·ml－1 D．－3.4×104 kJ·ml－1
[答案] D
[解析] 油酸甘油酯的标准燃烧热为－eq \f(3.8×104 kJ,1 000 g)×884 g·ml－1≈－3.4×104 kJ·ml－1。
8．已知H2的燃烧热为－285.8 kJ•ml－1，CO的燃烧热为－282.8 kJ•ml－1。现有H2和CO组成的混合气体56.0 L(标准状况)，经充分燃烧后，共放出热量710.0 kJ，并生成液态水。下列说法正确的是( )
A．CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－282.8 kJ•ml－1
B．H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－285.8 kJ•ml－1
C．燃烧前的混合气体中，H2的体积分数为40%
D．混合气体燃烧后与足量的过氧化钠反应，电子转移总数为2NA
[答案] C
[解析]一氧化碳燃烧热为－282.8 kJ•ml－1，热化学方程式为CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.8 kJ•ml－1，故A错误；选项中水应为液态，故B错误；依据氢气和一氧化碳燃烧热的热化学方程式计算，设氢气物质的量为x ml，一氧化碳物质的量为y ml，气体总物质的量为2.5 ml，则x＋y＝2.5，放出的总热量为710 kJ，285.8x＋282.8y＝710，计算得到x＝1，y＝1.5，燃烧前混合气体中H2的体积百分数＝eq \f(1,2.5)×100%＝40%，故C正确；氢气1 ml、CO 1.5 ml，则生成水和二氧化碳分别为1 ml和1.5 ml，据H2O、CO2和过氧化钠反应的方程式分析，可知能反应掉过氧化钠的物质的量为2.5 ml，Na2O2与水的反应为歧化反应，1 ml过氧化钠转移1 ml电子，Na2O2与二氧化碳的反应为歧化反应，1 ml过氧化钠转移1 ml电子，则该过程转移电子的物质的量为2.5 ml，电子转移总数为2.5NA，故D错误。故选C。
9．已知下列两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220 kJ·ml－1
请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题：
(1)H2的标准燃烧热为 ，C3H8的标准燃烧热为 。
(2)1 ml H2和2 ml C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为 。
(3)现有H2和C3H8的混合气体共5 ml，完全燃烧时放热3 847 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是 。
[答案] (1)－285.8 kJ·ml－1 －2 220 kJ·ml－1 (2)4 725.8 kJ (3)3∶1
[解析](1)根据标准燃烧热的概念知H2、C3H8的标准燃烧热分别为－285.8 kJ·ml－1、－2 220 kJ·ml－1。
(2)完全燃烧释放的总能量的计算式为Q放＝1 ml×285.8 kJ·ml－1＋2 ml×2 220 kJ·ml－1＝4 725.8 kJ。
(3)设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n1＋n2＝5 ml,n1×285.8 kJ·ml－1＋n2×2 220 kJ·ml－1＝3 847 kJ))
解得n1＝eq \f(15,4) ml n2＝eq \f(5,4) ml，
在相同p、T时，V(H2)∶V(C3H8)＝n(H2)∶n(C3H8)＝3∶1。
10．为了合理利用化学能，确保安全生产，进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。
(1)实验测得，5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为 。
(2)现有如下两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝b kJ·ml－1
则a (填“＞”“＝”或“＜”)b。
(3)从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键断裂和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中，断裂化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。
已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·ml－1，根据上表中所列键能数据可计算出a＝ 。
[答案] (1)CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.4 kJ·ml－1 (2)＞ (3)－93
[解析](1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量，故32 g即1 ml液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出eq \f(32,5)×113.5 kJ＝726.4 kJ热量，则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.4 kJ·ml－1。(2)将两个热化学方程式进行比较，由于H2O由气态变成液态放出热量，故ΔH1＞ΔH2，则a＞b。(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝945 kJ·ml－1＋436 kJ·ml－1×3－391 kJ·ml－1×6＝－93 kJ·ml－1，故a＝－93。
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/kJ·ml－1
436
391
945