2020-2021学年专题6 化学反应与能量变化第三单元 化学能与电能的转化复习练习题

基础课时落实(四)　燃料燃烧释放的能量　氢燃料的应用前景

(建议用时：40分钟)

[基础过关练]

1．环境保护是目前人类面临的一项重大课题。为应对燃料使用造成的环境污染，科学家提出了利用太阳能促进

燃料循环使用的构想，其构想可用如图表示：

其中过程Ⅰ的主要反应为

①2CO22CO＋O2，

②2H2O2H2↑＋O2↑，

③2N2＋6H2O4NH3＋3O2，

④2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2，

⑤CO2＋2H2OCH4＋2O2。

下列说法中不正确的是(　　)

A．过程Ⅱ中发生的反应均为放热反应

B．太阳能最终主要转化为热能

C．经过上述一个循环后放出O2

D．实现上述循环，当前需要解决的关键问题是过程Ⅰ

[答案]　C

2．下列有关能量的说法不正确的是(　　)

A．化石能源物质内部贮存着大量的能量

B．植物的光合作用将太阳能转化为化学能

C．由石墨制金刚石是吸热反应，故石墨的能量比金刚石的能量低

D．燃料燃烧时只是将化学能转化为热能

[答案]　D

3．(2021·杭州高一检测)下列说法正确的是(　　)

A．天然气和石油都是有机化合物

B．利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向

C．植物光合作用是化学变化，并伴随能量的转化

D．若化学过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量，则反应放热

[答案]　C

4．下列说法不正确的是(　　)

①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧　②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体　③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好　④固体煤变为气体燃料后燃烧效率更低

A．①④　　B．②③④　　C．②③　　D．①③④

A　[化石燃料充分燃烧的条件是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气或氧气要适当过量，①不正确；固体煤变为气体燃料后，接触面积增大，燃烧更充分，燃烧效率更高，④不正确。]

5．下列说法正确的是(　　)

A．若氢气和氧气化合是放热反应，则水电解生成氢气和氧气是吸热反应

B．需要加热才能进行的反应是吸热反应

C．反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态无关

D．对放热反应A＋B―→C＋D，A、B的能量总和小于C、D的能量总和

A　[氢气和氧气化合是放热反应，水电解生成氢气和氧气是吸热反应，A正确；吸热反应不一定需要加热才能进行，比如氯化铵和氢氧化钡之间的反应是吸热反应，不需加热即可进行，B错误；反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态有关，C错误；对于放热反应A＋B―→C＋D，A、B的能量总和大于C、D的能量总和，D错误。]

6．下列说法中不正确的是(　　)

A．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体

B．煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径

C．在使用化石燃料时，为使其充分燃烧，需要通入过量的空气

D．增大燃料与空气的接触面积可以提高燃料的燃烧效率

[答案]　C

7．已知2H2＋O22H2O，关于该反应的下列说法错误的是(　　)

A．该反应是一个放热反应

B．参加反应的氢气和氧气的总能量高于反应生成的水的总能量

C．反应条件“点燃”决定了该反应是一个吸热反应

D．2 mol H2和1 mol O2反应时断裂化学键吸收的总能量小于生成2 mol H2O时形成化学键释放的总能量

[答案]　C

8．下列能源组合中，均属于更清洁、更高效能源的一组是(　　)

①天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能

A．①②③④　　　 B．①⑤⑥⑦⑧

C．③④⑤⑥⑦⑧ D．③⑤⑥⑦⑧

[答案]　D

9．下列选项能说明乙醇作燃料的优点的是(　　)

①燃烧时发生氧化反应　②充分燃烧的产物不污染环境

③乙醇是一种可再生能源　④燃烧时放出大量的热

A．①②③ B．①②④

C．①③④ D．②③④

[答案]　D

10.天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气的主要成分是甲烷(CH4)，甲烷燃烧时的能量变化如图所示，已知1 mol H2O由气态变为液态时放出44 kJ的能量。请回答下列问题：

(1)甲烷燃烧生成液态水的反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)8 g CH4完全燃烧时生成气态水的热量变化是________kJ。

[解析]　由题知CH4完全燃烧生成液态水是放热反应。由图知1 mol CH4反应生成2 mol气态水放出热量802 kJ，则0.5 mol甲烷(即8 g甲烷)放出的热量为401 kJ。

[答案]　(1)放热　(2)401

[拓展培优练]

11．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法错误的是(　　)

A．H2O的分解反应是吸热反应

B．氢能源已被普遍使用

C．2 mol H2O具有的能量低于2 mol H2和1 mol O2的总能量

D．氢气易贮存和运输，具有很好的开发价值

B　[氢气燃烧生成水是放热反应，则水的分解反应是吸热反应，A、C正确；由于氢气的获得目前还没有更好的技术，所以氢能源还没有被普遍使用，B错误；氢气属于新能源，具有很好的开发价值，D正确。]

12．(2021·温州高一检测)氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为

H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)

ΔH＝－5 518 kJ·mol－1

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3 kJ·mol－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　　　B．CO　　　C．C8H18　　　D．CH4

[答案]　B

13．化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是(　　)

A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成

B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂

C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量

D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成

[答案]　D

14．分析下图：

回答以下问题：

(1)电解水生成H2，首先要解决的问题是______________________________

________________________________________________________________。

(2)氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是________________________

________________________________________________________________。

[解析]　(1)电解水需要消耗大量电能。

(2)H2作为“绿色能源”优点有三：来源丰富；热值高；无污染。

[答案]　(1)需大量电能　(2)来源丰富(H2O)，燃烧放出的热量多，产物无污染

15．(2021·衡水高一检测)根据下列叙述写出相应的热化学方程式：

(1)已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量，硫燃烧反应的热化学方程式为_____________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)如图是298 K、101 kPa时，N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热化学方程式为_________________________________________________

________________________________________________________________。

(3)已知葡萄糖完全燃烧生成1 g液态水时放出的热量为26.0 kJ，则葡萄糖完全燃烧的热化学方程式是____________________________________________

__________________________________________________________________。

(4)已知2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2，放出99.6 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：__________________________________________

___________________________________________________________________。

(5)CuCl(s)和O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

[解析]　(1)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量，则1 mol固体硫完全燃烧放出296.8 kJ的热量，据此可写出表示硫燃烧的热化学方程式。

(2)由题图可以看出反应物和生成物的能量差为92 kJ，该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)                            ΔH＝－92 kJ·mol－1。

(3)1 mol葡萄糖C6H12O6完全燃烧生成6 mol液态水放热：×6 mol×18 g·mol－1＝2 808 kJ，因此热化学方程式为C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 808 kJ·mol－1。

(4)1 mol C2H2燃烧生成液态水和CO2放热：×26 g＝1 294.8 kJ，热化学方程式为C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－1 294.8 kJ·mol－1。

(5)由题意知生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ 可写出该反应的热化学方程式为4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　              ΔH＝－177.6 kJ·mol－1。

[答案]　(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　  ΔH＝－296.8 kJ·mol－1

(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　  ΔH＝－92 kJ·mol－1

(3)C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)

ΔH＝－2 808 kJ·mol－1

(4)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)

ΔH＝－1 294.8 kJ·mol－1

(5)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)

ΔH＝－177.6 kJ·mol－1

16．[素养题]随着现代工业的发展，能源问题越来越引起人们的重视。科学家预言，未来最理想的燃料是绿色植物，即将植物的秸秆的主要成分纤维素[(C6H10O5)n]用适当的催化剂作用与水反应生成葡萄糖(C6H12O6)，再将葡萄糖转化为乙醇(CH3CH2OH)，用作燃料。请回答下列问题：

(1)写出将绿色植物的秸秆转化为乙醇的化学方程式：

________________________________________________________________、

________________________________________________________________。

(2)已知：CH3CH2OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－1 367 kJ·mol－1

CH4(g)＋2O2(g)===2H2O(l)＋CO2(g)

ΔH＝－890 kJ·mol－1

若某种植物的秸秆含纤维素为50%，由植物秸秆经过一系列转化得到乙醇，已知原料的总利用率为80%，则用1 000 g秸秆为原料制得的乙醇燃料，完全燃烧所产生的热量与________L甲烷燃烧所产生的热量相当(在标准状况下)。

[答案]　(1)(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6　C6H12O62CH3CH2OH＋2CO2↑　(2)170