2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第一單元 第三課時 能源的充分利用學(xué)案 蘇教版選修4.doc

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第三課時　能源的充分利用 ————————————————————————————————————— [課標(biāo)要求] 1．理解標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念，掌握有關(guān)燃燒熱的計算。 2．了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。 3．學(xué)會反應(yīng)熱大小比較的方法。 1.在101 kPa,1 mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。 2．1 g物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的熱值。 能源的概述 1．能源 (1)概念：可以提供能量的自然資源。包括化石燃料、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐等。 (2)一般分類： ①常規(guī)能源：即化石燃料，包括石油、煤炭、天然氣。 ②新能源：包括太陽能、風(fēng)力、潮汐。 2．能源的多種分類 3．新能源的特點(diǎn) 新能源 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 太陽能 能量巨大、清潔、充足，不需要開采 能量密度低、開發(fā)成本高、穩(wěn)定性差 氫能 燃燒熱值高、資源豐富、無毒、無污染 儲存、運(yùn)輸困難 地?zé)崮? 蘊(yùn)藏量豐富 正在開發(fā)之中 風(fēng)能 能量巨大 不穩(wěn)定，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響甚大 1.“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，四組能源選項中全部符合圖中陰影部分的能源是(　　) A．煤炭、汽油、潮汐能 B．水能、生物質(zhì)能、天然氣 C．太陽能、風(fēng)能、沼氣 D．地?zé)崮?、海洋能、核? 解析：選C　煤炭、天然氣屬于化石燃料，屬于不可再生能源，也不是新能源，A、B錯誤；地?zé)崮?、核能來自地球本身，潮汐能來自月球的吸引，絕大多數(shù)海洋能來自太陽能，D錯誤。 2．能源可劃分為一次能源和二次能源。 (1)下列敘述中，正確的是________。 A．電能是二次能源 B．水力是二次能源 C．天然氣是一次能源 D．水煤氣是一次能源 (2)關(guān)于用水制取二次能源氫氣，以下研究方向正確的是________。 A．構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，因此可研究在水不分解的情況下使氫成為二次能源 B．設(shè)法將太陽光聚集產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣 C．尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時釋放能量 D．尋找特殊化學(xué)物質(zhì)，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取氫氣 解析：(1)根據(jù)能源的劃分原則，電能和水煤氣屬于二次能源，水力和天然氣是一次能源，A、C兩項正確。(2)氫氣可以燃燒，但水中的氫元素和氧元素是不能燃燒的，因此必須使水分解才能制取二次能源氫氣，A項錯誤；由于H2和O2的化合為放熱反應(yīng)，故由H2O來制取H2必須由外界提供能量，可以利用太陽能或其他特殊的物質(zhì)來提供能量使其分解，因?yàn)榇朔纸夥磻?yīng)是吸熱反應(yīng)。 答案：(1)AC　(2)BD 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和熱值 1．意義 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱或熱值可以衡量燃料燃燒放出熱量的大小。 2．標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 (1)概念：在101_kPa的壓強(qiáng)下，1_mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。 (2)單位：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是反應(yīng)熱的一種，單位為kJmol－1。 (3)完全燃燒的標(biāo)準(zhǔn) C→CO2(g)，H→H2O(l)，N→N2(g)，S→SO2(g)。 (4)實(shí)例：如CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.31 kJmol－1。 表示在101 kPa條件下，1_mol CH4完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l) 時放出的熱量是890.31_kJ。 3．熱值 1_g物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的熱值。 1．下面均是正丁烷與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(25 ℃，101 kPa) (1)C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 878 kJmol－1 (2)C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g) ΔH＝－2 658 kJmol－1 (3)C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l) ΔH＝－1 746 kJmol－1 (4)C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g) ΔH＝－1 526 kJmol－1 由此判斷，正丁烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH為(　　) A．－2 878 kJmol－1　　　 B．－2 658 kJmol－1 C．－1 746 kJmol－1 D．－1 526 kJmol－1 解析：選A　由熱化學(xué)方程式判斷標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱時，C4H10的計量數(shù)為1，產(chǎn)物為CO2(g)和H2O(l)，ΔH<0，由此可知(1)中的反應(yīng)熱即為標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。 2．已知：H2和CH4的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為ΔH＝－285.8 kJmol－1和ΔH＝－890 kJ mol－1,112 L H2和CH4的混合氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出3 695 kJ的熱量，則混合氣體中H2和CH4的物質(zhì)的量之比是________。 解析：n氣體＝＝5 mol,1 mol混合氣體完全燃燒放出的熱量為＝739 kJ，利用十字交叉法計算 故＝≈。 答案：1∶3 [方法技巧] 利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱求混合氣體組成的方法 ——十字交叉法 ①條件：已知A氣體的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為ΔH1，B氣體的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為ΔH2(|ΔH2|>|ΔH1|)，又知A和B的混合氣體1 mol與O2充分反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物，其反應(yīng)熱為ΔH3，則可以用十字交叉法確定混合氣體的組成。 ②確定組成： 故＝ 反應(yīng)熱大小的比較 1．直接比較法 依照規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)和常識直接判斷不同反應(yīng)的ΔH的大小。 (1)吸熱反應(yīng)的ΔH肯定比放熱反應(yīng)的ΔH大(前者ΔH大于0，后者ΔH小于0)。 (2)物質(zhì)燃燒時，可燃物的量越大，燃燒放出的熱量越多，ΔH反而越小。 (3)等量的可燃物完全燃燒放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多，但ΔH小。 (4)同一反應(yīng)，產(chǎn)物相同時，氣態(tài)物質(zhì)燃燒所放出的熱量比固態(tài)物質(zhì)燃燒所放出的 熱量多。 (5)同一反應(yīng)，反應(yīng)物相同時，生成液態(tài)物質(zhì)放出的熱量比生成氣態(tài)物質(zhì)所放出的 熱量多。 (6)中和反應(yīng)生成等量的水時，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸與強(qiáng)堿(或強(qiáng)堿與弱酸、弱堿與弱酸)的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多，但ΔH小。 (7)對于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行完全，實(shí)際反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ mol－1，則向密閉容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，放出的熱量要小于197 kJ。 2．利用蓋斯定律比較法 利用蓋斯定律，設(shè)計不同反應(yīng)途徑，由能量守恒定律列式比較。如： (1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時： A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0 ① A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0 ② 因?yàn)榉磻?yīng)②－①為C(g)===C(l)　ΔH3＝ΔH2－ΔH1，而ΔH3＜0，所以ΔH2＜ΔH1。 (2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時： A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0?、? A(s)＋B(g)===C(g)　ΔH2＜0?、? 因?yàn)棣2＝ΔH3＋ΔH1，且ΔH3＞0，所以ΔH2＞ΔH1。 [特別提醒]　在進(jìn)行ΔH的大小比較時，需要注意ΔH的“＋”、“－”、數(shù)值和單位屬于一個整體，不能隨意分割。 (1)在比較兩個熱化學(xué)方程式中ΔH的大小時，比的是其代數(shù)值，要帶“＋”、“－”進(jìn)行比較。 (2)在比較兩個反應(yīng)放出或吸收的熱量多少時，比的是其絕對值，應(yīng)去掉“＋”、“－”進(jìn)行比較。 1．已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3 CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4 2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5 下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷不正確的是(　　) A．ΔH1＞0　　　　　　 B．ΔH2<0 C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1 解析：選BC　分別給已知反應(yīng)依次編號。A項，①反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH1＞0，正確；B項，②生成水煤氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH2＞0，錯誤；C項，由②－③得反應(yīng)①，因ΔH1>0，故ΔH2＞ΔH3，錯誤；D項，④2＋①得反應(yīng)⑤，故ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正確。 2．下列各組熱化學(xué)方程式中，ΔH1＞ΔH2的是(　　) ①C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH2 A．①③④ B．②③④ C．①②③④ D．①②③ 解析：選C　①碳完全燃燒放熱多，放熱越多，ΔH越小，則ΔH1＞ΔH2；②固態(tài)S的能量低于氣態(tài)S的能量，因此氣態(tài)硫燃燒放熱多，則ΔH1＞ΔH2；③參加反應(yīng)的氫氣越多，放熱越多，則ΔH1＞ΔH2；④碳酸鈣分解吸熱，氧化鈣溶于水生成氫氧化鈣放熱，則ΔH1＞ΔH2。 [三級訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．21世紀(jì)人類正由“化石能源時代”逐步向“多能源時代”過渡，下列不屬于新能源的是(　　) A．電力　　 B．核能　　　C．太陽能　　　D．氫能 答案：A 2．植物及其廢棄物可制成乙醇燃料，下列關(guān)于乙醇燃料的說法錯誤的是(　　) A．它是一種再生能源 B．乙醇易燃燒，污染小 C．乙醇只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)作燃料 D．糧食作物是制乙醇的重要原料 解析：選C　乙醇不僅在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可作燃料，而且還可作內(nèi)燃機(jī)等的燃料。乙醇的制備可以使用糧食作物的果實(shí)或秸稈，乙醇屬于可再生能源，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染小。 3．為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時緩解能源危機(jī)，有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。 下列說法正確的是(　　) A．H2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng) B．氫能源已被普遍使用 C．2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 D．氫氣不易貯存和運(yùn)輸，無開發(fā)利用價值 解析：選C　水的分解是吸熱反應(yīng)，A錯誤；氫能源由于受貯存和運(yùn)輸?shù)纫蛩氐南拗?，還未普遍使用，但有巨大的開發(fā)利用的價值，B、D錯誤。 4．根據(jù)下列熱化學(xué)方程式可判斷ΔH1、ΔH2、ΔH3三者的大小關(guān)系是(　　) 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3 A．ΔH3>ΔH2>ΔH1　 B．ΔH1>ΔH2>ΔH3 C．ΔH1＝ΔH2>ΔH3 D．ΔH2<ΔH1<ΔH3 解析：選A　當(dāng)H2O為液態(tài)時放熱多，再結(jié)合反應(yīng)H2物質(zhì)的量可知：ΔH3>ΔH2>ΔH1，A正確。 5．化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時，常常伴有能量的變化。這種能量的變化常以熱量的形式表現(xiàn)出來，叫做反應(yīng)熱。由于反應(yīng)的情況不同，反應(yīng)熱可以分為許多種，如標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱、中和反應(yīng)反應(yīng)熱等。 (1)下列ΔH表示物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的是________；表示物質(zhì)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的是________(填“ΔH1”“ΔH2”或“ΔH3”等)。 A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1 B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3 D．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4 E．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH5 F．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH6 G．2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH7 H．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH8 (2)2.00 g C2H2氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體，放出99.6 kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的含義可知ΔH4、ΔH5為燃燒熱，根據(jù)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的含義可知，ΔH6為中和反應(yīng)反應(yīng)熱。(2)2.00 g C2H2完全燃燒放出熱量為99.6 kJ可得，1 mol C2H2氣體完全燃燒放出熱量為99.6 kJ(2.00 g/26 g)＝1 294.8 kJ，故C2H2氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－1 294.8 kJmol－1。 答案：(1)ΔH4、ΔH5　ΔH6 (2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1 294.8 kJmol－1 一、單項選擇題 1．合理利用燃料減小污染符合“可持續(xù)發(fā)展”理念，下列關(guān)于燃料的說法正確的是(　　) A．“可燃冰”(化學(xué)組成CH4nH2O)是將水變?yōu)橛偷男滦腿剂? B．氫氣是具有熱值高、無污染等優(yōu)點(diǎn)的燃料 C．乙醇是比汽油更環(huán)保、不可再生的燃料 D．石油和煤是工廠經(jīng)常使用的可再生的化石燃料 解析：選B　A項，“可燃冰”外觀像冰，其化學(xué)組成是CH4nH2O，水的化學(xué)式為H2O，根據(jù)元素守恒知，水不能變?yōu)橛停e誤；B項，氫能源具有來源廣、熱值高，且燃燒后生成水對環(huán)境無污染，正確；C項，乙醇中含有碳、氫、氧三種元素，其燃燒產(chǎn)物是二氧化碳和水，但乙醇為可再生能源，錯誤；D項，石油和煤都屬于化石燃料，且屬于不可再生能源，D錯誤。 2．已知1 mol白磷(s)轉(zhuǎn)化為1 mol紅磷，放出18.39 kJ熱量，又知： 4P(白、s)＋5O2(g)===2P2O5(s)　ΔH1① 4P(紅、s)＋5O2(g)===2P2O5(s)　ΔH2② 則ΔH1和ΔH2的關(guān)系正確的是(　　) A．ΔH1＝ΔH2　　　　　 B．ΔH1＞ΔH2 C．ΔH1＜ΔH2 D．無法確定 解析：選C　根據(jù)蓋斯定律，由①－②可得4P(白、s)＝4P(紅、s)，ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－18.39 kJmol－1，所以ΔH1＜ΔH2。 3．一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出的熱量為Q，它所生成的CO2用過量飽和石灰水完全吸收可得100 g CaCO3沉淀。則完全燃燒1 mol無水乙醇時放出的熱量是(　　) A．0.5Q B．Q C．2Q D．5Q 解析：選C　CaCO3中的C來自于乙醇，100 g CaCO3中含碳的物質(zhì)的量為＝1 mol，而1 mol C2H5OH中含2 mol碳，即1 mol乙醇完全燃燒時放出2Q的熱量。 4．1.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3—NH—NH—CH3)完全燃燒，放出50 kJ熱量，則二甲基肼的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH為(　　) A．－1 000 kJmol－1 B．－1 500 kJmol－1 C．－2 000 kJmol－1 D．－3 000 kJmol－1 解析：選C　1.5 g放熱為50 kJ，則1 mol二甲基肼(即60 g)放熱為：60 gmol－1＝2 000 kJmol－1。 5．已知葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH＝－2 804 kJmol－1，當(dāng)它氧化生成1 g液態(tài)水時放出的熱量是(　　) A．26.0 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ 解析：選A　葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是－2 804 kJmol－1，即1 mol葡萄糖完全燃燒生成6 mol二氧化碳和6 mol液態(tài)水時放出2 804 kJ的熱量，當(dāng)生成1 g液態(tài)水時放出熱量為6 mol2 804 kJ＝26.0 kJ。 二、不定項選擇題 6．下列熱化學(xué)方程式中，ΔH能正確表示物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的是(　　) A．CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJmol－1 B．C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5 kJmol－1 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8 kJmol－1 D．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5 518 kJmol－1 解析：選D　A項，此反應(yīng)完全燃燒應(yīng)生成CO(g)和H2O(l)，故ΔH不代表標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，錯誤；B項，C的化學(xué)計量數(shù)為1，但產(chǎn)物不是CO2，ΔH不代表燃燒熱，錯誤；C項，H2的化學(xué)計量數(shù)為1，但產(chǎn)物不是H2O(l)，ΔH不代表燃燒熱，錯誤。 7．下列熱化學(xué)方程式中，ΔH的數(shù)值能表示可燃物標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的是(　　) A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－184.6 kJmol－1 B．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283 kJmol－1 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJmol－1 D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJmol－1 解析：選BC　A中氧化劑為Cl2，D中H2O不是液態(tài)，故A、D兩項均錯。 8．25 ℃、101 kPa下，碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱依次是393.5 kJmol－1、285.8 kJmol－1、890.3 kJmol－1、2 800 kJmol－1，則下列熱化學(xué)方程式正確的是(　　) A．C (s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－393.5 kJmol－1 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝571.6 kJmol－1 C．CH4(g)＋2O2 (g)===CO2 (g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJmol－1 D.C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2 (g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 400 kJmol－1 解析：選D　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念，碳的燃燒產(chǎn)物應(yīng)是二氧化碳；氫氣燃燒是放熱反應(yīng)(ΔH<0)且生成液態(tài)水；甲烷的燃燒產(chǎn)物應(yīng)是氣態(tài)二氧化碳和液態(tài)水。 三、非選擇題 9．已知25 ℃、101 kPa時下列物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱： 序號 名稱 化學(xué)式 ΔH(kJmol－1) ① 苯 C6H6(l) －3 267.5 ② 一氧化碳 CO(g) －283.0 ③ 乙醇 C2H5OH(l) －1 366.8 試寫出表示上述物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式。 ①____________________________________________________________________。 ②____________________________________________________________________。 ③_____________________________________________________________________。 答案：①C6H6(l)＋O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－3 267.5 kJmol－1 ②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－283.0 kJmol－1 ③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1 366.8 kJmol－1 10．(1)丙烷熱值較高，污染較小，是一種優(yōu)良的燃料。試回答下列問題： ①如圖是一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1 mol H2O(l)過程中的能量變化圖，請在圖中的括號內(nèi)填入“＋”或“－”。 ②寫出表示丙烷標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式：________________________________ ________________________________________________________________________。 ③二甲醚(CH3OCH3)是一種新型燃料，應(yīng)用前景廣闊。1 mol二甲醚完全燃燒生成CO2和液態(tài)水放出1 455 kJ熱量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水共放出1 645 kJ熱量，則混合氣體中，丙烷和二甲醚的物質(zhì)的量之比為________。 (2)蓋斯定律認(rèn)為：不管化學(xué)過程是一步完成或分幾步完成，整個過程的總熱效應(yīng)相同。試運(yùn)用蓋斯定律回答下列問題： ①已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH1＝－Q1 kJmol－1 C2H5OH(g)===C2H5OH(l)　ΔH2＝－Q2 kJmol－1 C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－Q3 kJmol－1 若使46 g液態(tài)無水酒精完全燃燒，并恢復(fù)到室溫，則整個過程中放出的熱量為________ kJ。 ②碳(s)在氧氣供應(yīng)不充足時，生成CO同時還部分生成CO2，因此無法通過實(shí)驗(yàn)直接測得反應(yīng)：C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH。但可設(shè)計實(shí)驗(yàn)，利用蓋斯定律計算出該反應(yīng)的ΔH，計算時需要測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有________________________。 解析：(1)①丙烷完全燃燒生成CO2和1 mol H2O(l)的過程放熱，ΔH為“－”。 ②標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是1 mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱，所以表示丙烷標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 215.0 kJmol－1。 ③n(二甲醚)1 455 kJmol－1＋[1 mol－n(二甲醚)]2 215.0 kJmol－1＝1 645 kJ，解得n(二甲醚)＝0.75 mol，n(丙烷)＝0.25 mol。 (2)①由蓋斯定律可得C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH4＝－(3Q1－Q2＋Q3)kJmol－1，所以使46 g液態(tài)無水酒精完全燃燒，并恢復(fù)到室溫，整個過程中放出的熱量為(3Q1－Q2＋Q3)kJ。 ②利用蓋斯定律計算反應(yīng)C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH，需要測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有碳和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。 答案：(1)①－ ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 215.0 kJmol－1 ③1∶3 (2)①(3Q1－Q2＋Q3) ②碳和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 一、單項選擇題 1．已知丙烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH＝－2 215 kJmol－1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為(　　) A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ 解析：選A　丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷完全燃燒會產(chǎn)生4 mol水，則丙烷完全燃燒產(chǎn)生1.8 g水，放出的熱量為2 215≈55(kJ)。 2．大型運(yùn)動會火炬使用的燃料是丙烷(C3H8)，其完全燃燒后只有CO2和H2O，不會造成環(huán)境污染，已知有以下四個熱化學(xué)反應(yīng)方程式： ①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－a kJmol－1 ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－b kJmol－1 ③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l) ΔH＝－c kJmol－1 ④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－d kJmol－1 其中 a、b、c、d最大的是(　　) A．a(chǎn) B．b C．c D．d 解析：選C?、倥c②相比生成液態(tài)水比氣態(tài)水放出的熱量多，所以b>a，④中各物質(zhì)的量均為①中的一半，所以d＝a，③中與②相比，2 mol C3H8燃燒生成 4 mol CO2和2 mol CO，相當(dāng)于此反應(yīng)中的2 mol C3H8有1 mol 完全燃燒，1 mol不完全燃燒，故放出的熱量c大于b，所以c最大。 3．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJmol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.9 kJmol－1 標(biāo)準(zhǔn)狀況8.96 L某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74 kJ熱量，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為(　　) A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶3 解析：選C　混合氣體n(混合)＝8.96 L22.4 Lmol－1＝0.4 mol,1 mol混合氣體燃燒放出的熱量113.7 kJ0.4 mol＝284.35 kJmol－1，又知H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH＝－285.8 kJmol－1，CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH＝－282.9 kJmol－1，利用十字交叉法計算： n(H2)∶n(CO)＝1.45∶1.45＝1∶1。 4．已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱分別是285.8 kJmol－1、1 411.0 kJmol－1和1 366.8 kJmol－1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的ΔH為(　　) A．－44.2 kJmol－1 B．44.2 kJmol－1 C．－330 kJmol－1 D．330 kJmol－1 解析：選A　由題意知①H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJmol－1 ②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－1 411.0 kJmol－1 ③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH3＝－1 366.8 kJmol－1 則：④C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l)　ΔH，由蓋斯定律得：④＝②－③，則ΔH＝ΔH2－ΔH3＝－1 411.0 kJmol－1－(－1 366.8 kJmol－1)＝－44.2 kJmol－1。 5．已知3.6 g碳在6.4 g的氧氣中燃燒，至反應(yīng)物耗盡，放出x kJ熱量。已知單質(zhì)碳的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為y kJmol－1，則1 mol C與O2反應(yīng)生成CO的反應(yīng)熱ΔH為(　　) A．－y kJmol－1 B．－(10x－y)kJmol－1 C．－(5x－0.5y)kJmol－1 D．＋(10x－y)kJmol－1 解析：選C　n(C)＝＝0.3 mol，n(O)＝2n(O2)＝2＝0.4 mol,1ΔH1。 三、非選擇題 8．比較下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH的大小關(guān)系。 (1)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 ΔH1________ΔH2 (2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 ΔH1________ΔH2 (3)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2 ΔH1________ΔH2 (4)煤作為燃料有2種途徑： 途徑1——直接燃燒： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 途徑2——先制水煤氣： C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0 再燃燒水煤氣： 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3<0 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0 ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的關(guān)系式是___________________________________________。 解析：(1)中兩式相減得：S(s)===S(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2>0(固態(tài)硫變?yōu)榱蛘魵馐俏鼰徇^程)，所以ΔH1>ΔH2(氣態(tài)硫比固體硫燃燒放出的熱量多)；(2)中兩式相減得：2H2O(g)===2H2O(l)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0(水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水是放熱過程 )，所以ΔH1<ΔH2(生成液態(tài)水比生成水蒸氣放出的熱量多)；(3)中兩式相減得：4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe(s)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0(鋁熱反應(yīng)很劇烈，是典型而熟悉的放熱反應(yīng))，所以ΔH1<ΔH2；(4)中將途徑2的后兩個熱化學(xué)方程式分別乘以后與第一個熱化學(xué)方程式相加得：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)，即ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)。(兩種途徑的ΔH完全相同)。 答案：(1)>　(2)<　(3)< (4)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4) 9．城市使用的燃料，現(xiàn)大多用煤氣、液化石油氣。煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣的混合氣，它由煤與水(蒸氣)反應(yīng)制得，故又稱水煤氣。 (1)試寫出制取水煤氣的主要化學(xué)方程式：___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220.0 kJmol－1 已知CO氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－282.57 kJmol－1 試比較同物質(zhì)的量的丙烷和一氧化碳燃燒，產(chǎn)生的熱量比值約為________。 (3)已知?dú)錃馊紵臒峄瘜W(xué)方程式為 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJmol－1 試比較同質(zhì)量的氫氣和丙烷燃燒，產(chǎn)生的熱量比值約為 ________________。 (4)氫氣是未來的能源，除產(chǎn)生的熱量大之外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。 解析：(1)由題意“由煤與水(蒸氣)反應(yīng)制得，故又稱水煤氣”“煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣的混合氣”，可知化學(xué)方程式為C＋H2O(g)CO＋H2； (2)同物質(zhì)的量的丙烷和一氧化碳燃燒，產(chǎn)生的熱量比值為2 220.0∶282.57＝7.86∶1。同質(zhì)量的氫氣和丙烷燃燒，產(chǎn)生的熱量比值為∶＝142.9∶50.5＝2.83∶1。 答案：(1)C＋H2O(g)CO＋H2 (2)7.86∶1　(3)2.83∶1 (4)來源豐富；產(chǎn)物無污染