第5講1.3燃料的合理利用-寒假班高二化學(xué)教材知識點精講練（滬科版2020）

第五講燃料的合理利用知識梳理考點一、燃燒熱燃燒熱：在101kPa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。注意：①書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，一般以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。②燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物。1．已知反應(yīng)：①100kPa時，2Cs+②稀溶液中H+aq+A．碳的燃燒熱數(shù)值大于110.5B．碳的燃燒熱為221C．稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和反應(yīng)反應(yīng)熱為57.3D．含20.0g?NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.65kJ【答案】B【解析】A．燃燒熱為1mol碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量，碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量大于不完全燃燒生成一氧化碳放出的熱量，則碳的燃燒熱數(shù)值大于110.5kJ/mol，故A正確；B．燃燒熱為1mol碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量，碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量大于不完全燃燒生成一氧化碳放出的熱量，則碳的燃燒熱不可能為221kJ/mol，故B錯誤；C．中和熱為稀的強(qiáng)酸與稀的強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水放出的熱量，則稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和反應(yīng)反應(yīng)熱為57.3kJ/mol，故C正確；D．中和熱為稀的強(qiáng)酸與稀的強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水放出的熱量，則含20.0g氫氧化鈉的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出的熱量為20.0g40g/mol×57.3kJ/mol=28.65kJ，故D正確；故選B。2．下列說法正確的是A．測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時，將堿緩慢倒入酸中，所測得ΔH偏大B．500℃、30MPa下，將0.5molN2和1.5molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)，放熱19.3kJ，其熱化學(xué)方程式為N2g＋3H2gC．1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱D．金剛石和石墨的燃燒熱相等【答案】A【解析】A．將堿緩慢倒入酸中，導(dǎo)致熱量損失，中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此測得ΔH增大，故A正確；B．合成氨為可逆反應(yīng)，題中無法判斷放出19.3kJ熱量時，消耗氮氣或消耗氫氣或生成氨氣的物質(zhì)的量，從而無法判斷出1molN2、3molH2完全反應(yīng)時的ΔH值，故B錯誤；C．燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時釋放的能量，水應(yīng)是液態(tài)，故C錯誤；D．金剛石、石墨是不同物質(zhì)，所具有能量不同，因此它們?nèi)紵裏岵煌蔇錯誤；答案為A。3．已知：由最穩(wěn)定的單質(zhì)合成1mol某物質(zhì)的反應(yīng)焓變叫做該物質(zhì)的摩爾生成焓，用ΔHkJ?mol-1表示，最穩(wěn)定的單質(zhì)的摩爾生成焓為A．H2OB．相同狀況下，NH3比NC．依據(jù)上表所給數(shù)據(jù)，可求得N2D．0.5molN2g與1【答案】B【解析】A．氣體水變?yōu)橐后w水釋放能量，放熱焓變?yōu)樨?fù)值，則H2Ol的摩爾生成焓ΔH<B．由圖可知，N2H4的摩爾生成焓為正值、NH3的摩爾生成焓為負(fù)值，則相同狀況下，NH3C．燃燒熱是在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量；缺少液體水的生成焓數(shù)據(jù)，不能求得N2H4D．氮氣和氫氣生成氨氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行不徹底，則0.5molN2g與1.5molH2故選B。4．已知25℃、101kPa時，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=483.6kJ/mol，請結(jié)合水的聚集狀態(tài)變化時的焓變示意圖分析，下列說法錯誤的是A．冰融化為水時，需要吸收熱量B．1g冰變?yōu)?g水蒸氣后化學(xué)鍵數(shù)目不變C．H2的燃燒熱△H=241.8kJ/molD．△H的單位中“mol1”指每摩爾反應(yīng)【答案】C【解析】A．1g冰的能量比1g水的能量低，所以冰融化為水時需要吸收熱量，故A正確；B．冰變?yōu)樗魵庵皇欠肿娱g距離改變了，并未改變分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，所以1g冰變?yōu)?g水蒸氣后化學(xué)鍵數(shù)目不變，故B正確；C．燃燒熱是在常溫常壓下1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時放出的熱量，氫氣燃燒的指定產(chǎn)物為液態(tài)水，故C錯誤；D．△H的單位中“mol1”是反應(yīng)進(jìn)度的單位，指每摩爾反應(yīng)，故D正確；故選C。5．分析表中的3個熱化學(xué)方程式，下列說法錯誤的是2022年北京冬奧會“飛揚(yáng)”火炬的燃料H2①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=484kJ?mol12008年北京奧運會“祥云”火炬的燃料C3H8②C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)

ΔH=2039kJ?mol1③2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(g)

ΔH=2380kJ?mol1A．3CO(g)+7H2(g)=C3H8(g)+3H2O(g)

ΔH=504kJ?mol1B．等質(zhì)量的氫氣與丙烷相比較，充分燃燒時，氫氣放熱更多C．3CO2(g)+10H2(g)=C3H8(g)+6H2O(g)

ΔH=381kJ?mol1D．丙烷的燃燒熱為2039kJ?mol1【答案】D【解析】A．根據(jù)蓋斯定律，①×7212×③可得3CO(g)+7H2(g)=C3H8(g)+3H2O(g)

ΔH=(484)×7212×B．由2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=484kJ/mol可知4g氫氣反應(yīng)放出484kJ熱量，由C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=2039kJ/mol可知44g丙烷反應(yīng)放出2039kJ熱量，則4g丙烷反應(yīng)放出185.4kJ熱量，因此等質(zhì)量的氫氣與丙烷相比較，充分燃燒時，氫氣放熱更多，故B正確；C．根據(jù)蓋斯定律，①×5②可得3CO2(g)+10H2(g)=C3H8(g)+6H2O(g)ΔH=5×(484kJ/mol)(2039kJ/mol)=381kJ/mol，故C正確；D．丙烷的燃燒熱是指1mol丙烷完全燃燒生成二氧化碳與液態(tài)水放出熱量，C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=2039kJ/mol為生成氣態(tài)水，則丙烷的燃燒熱不是2039kJ/mol，故D錯誤；故選D。6．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳，反應(yīng)中放出熱量如圖所示。(1)等量的金剛石和石墨完全燃燒，(填“金剛石”或“石墨”）放出熱量更多，石墨的燃燒熱△H=。(2)12g石墨在一定量的空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為。(3)已知：斷開1molN2和1molO2分子中化學(xué)鍵所需要吸收的能量分別為946kJ和497kJ；N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ·mol1,則相同條件下破壞NO分子中化學(xué)鍵釋放的能量為。(4)綜合上述有關(guān)信息，請寫出用CO除去NO的熱化學(xué)方程式:?！敬鸢浮拷饎偸?93.5kJ·mol－1252.0kJ631.5kJ2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)

△H=－746.0kJ·mol－1【解析】(1)圖象分析金剛石能量高于石墨，結(jié)合蓋斯定律可知，完全燃燒金剛石放出的熱量更多；圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為(110.5+283.0)kJ=393.5kJ，則石墨的燃燒熱為393.5kJ?mol1；(2)12g石墨物質(zhì)的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳質(zhì)量為44g，若生成一氧化碳質(zhì)量為28g，生成氣體36g，28g＜36g＜44g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，設(shè)一氧化碳物質(zhì)的量為x，二氧化碳物質(zhì)的量為(1x)mol，28x+44(1x)=36g，x=0.5mol，二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析，C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=393.5kJ?mol1；C(石墨，s)+12O2(g)═CO(g)△H=110.5kJ?mol1；生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5kJ?mol1×0.5mol+110.5kJ?mol1×0.5mol=252kJ；12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ(3)根據(jù)N2、O2分子中化學(xué)鍵的鍵能分別是946kJ?mol1、497kJ?mol1以及反應(yīng)N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ?mol1可設(shè)NO分子中化學(xué)鍵的鍵能為x，則有：946kJ?mol1+497kJ?mol12x=180kJ?mol1得：x=631.5kJ?mol1；(4)已知①C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=393.5kJ?mol1，②C(石墨，s)+12O2(g)═CO(g)△H=110.5kJ?mol1③N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ?mol1，由蓋斯定律：方程式①×2②×2③得2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=746.0kJ?mol1。點睛：應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡單計算時，關(guān)鍵在于設(shè)計反應(yīng)過程，同時注意：①參照新的熱化學(xué)方程式(目標(biāo)熱化學(xué)方程式)，結(jié)合原熱化學(xué)方程式(一般2～3個)進(jìn)行合理“變形”，如熱化學(xué)方程式顛倒、乘除以某一個數(shù)，然后將它們相加、減，得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，求出目標(biāo)熱化學(xué)方程式的ΔH與原熱化學(xué)方程式之間ΔH的換算關(guān)系。②當(dāng)熱化學(xué)方程式乘、除以某一個數(shù)時，ΔH也應(yīng)相應(yīng)地乘、除以某一個數(shù)；方程式進(jìn)行加減運算時，ΔH也同樣要進(jìn)行加減運算，且要帶“+”“－”符號，即把ΔH看作一個整體進(jìn)行運算。③將一個熱化學(xué)方程式顛倒書寫時，ΔH的符號也隨之改變，但數(shù)值不變。④在設(shè)計反應(yīng)過程中，會遇到同一物質(zhì)的三態(tài)(固、液、氣)的相互轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固→液→氣變化時，會吸熱；反之會放熱。7．能源危機(jī)當(dāng)前是一個全球性問題，開源節(jié)流是應(yīng)對能源危機(jī)的重要舉措。(1)下列做法有助于能源“開源節(jié)流”的是(填字母)。a．大力發(fā)展農(nóng)村沼氣，將廢棄的秸稈轉(zhuǎn)化為清潔高效的能源b．大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求c．開發(fā)太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉础p少使用煤、石油等化石燃料d．減少資源消耗，注重資源的重復(fù)使用、資源的循環(huán)再生(2)水既是人們每天賴以生存的資源，也是工業(yè)生產(chǎn)的必要溶劑。①已知H2(g)+12O2(g)=H2O(g)反應(yīng)過程中能量變化如圖，圖中a代表②已知：2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)ΔH1=285.8kJ?mol﹣1；H2(g)═H2(l)ΔH2=0.92kJ?mol﹣1；O2(g)═O2(l)ΔH3=6.84kJ?mol﹣1；H2O(l)═H2O(g)ΔH4=+44.0kJ?mol﹣1，請寫出液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：。(3)金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳，反應(yīng)中放出的熱量如圖所示。①在通常狀況下，金剛石和石墨相比較，(填”金剛石”或”石墨”)更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱為kJ?mol－1。②12g石墨在一定量的空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為kJ?！敬鸢浮縜cd破壞1molH2和0.5molO2中化學(xué)鍵所吸收的能量H2(l)+12O2(l)═H2O(g)

ΔH=237.46kJ/mol石墨【解析】(1)a．大力發(fā)展農(nóng)村沼氣，將廢棄的秸稈轉(zhuǎn)化為清潔高效的能源，有利于“開源節(jié)流”，故a符合題意；b．大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求，不能減少化石燃料的運用，不利于“開源節(jié)流”，故b符合題意；c．開發(fā)太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉?、減少使用煤、石油等化石燃料，有利于“開源節(jié)流”，故c符合題意；d．減少資源消耗，注重資源的重復(fù)使用、資源的循環(huán)再生，有利于“開源節(jié)流”，故d符合題意；答案選acd；(2)①圖象分析可知，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)實質(zhì)是斷裂化學(xué)鍵吸收的熱量減去形成化學(xué)鍵放出的熱量，所以a表示破壞1molH2和0.5molO2中化學(xué)鍵所吸收的能量；②①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)ΔH1=285.8kJ?mol﹣1；②H2(g)═H2(l)ΔH2=0.92kJ?mol﹣1；③O2(g)═O2(l)ΔH3=6.84kJ?mol﹣1；④H2O(l)═H2O(g)ΔH4=+44.0kJ?mol﹣1據(jù)蓋斯定律，①?②?12③+④得：H2(l)+12O2(l)═H2O(g)

ΔH=237.46kJ/mol(3)①圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以說明石墨穩(wěn)定，圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為393.5kJ，則石墨的燃燒熱為ΔH=?393.5kJ?mol－1；②12g石墨物質(zhì)的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳質(zhì)量為44g，若生成一氧化碳質(zhì)量為28g，生成氣體36g；28g＜36g＜44g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，設(shè)一氧化碳物質(zhì)的量為x，二氧化碳物質(zhì)的量為(1?x)mol，28x+44(1?x)=36g，x=0.5mol，二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析：C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=393.5kJ?mol－1；C(石墨，s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=110.5kJ?mol－1，生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5kkJ?mol－1×0.5mol+110.5kJ?mol－1×0.5mol=252.0kJ，即12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ8．甲醇作為燃料，在化石能源和可再生能源時期均有廣泛前景?；卮饐栴}：(1)汽油的主要成分之一是液態(tài)辛烷(C8H18)，25℃，101kPa時，0.2mol辛烷完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，放出1103.6kJ熱量。寫出表示辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式。(2)常溫常壓下CH3OH(l)+1.5O2(g)=CO2(g【答案】(1)C8H18(l)+252O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=5518kJ·mol(2)辛烷【解析】（1）0.2mol辛烷完全燃燒生成氣態(tài)二氧化碳和液態(tài)水，放出1103.6kJ熱量，則1mol辛烷完全燃燒放出5518kJ熱量，則辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C8H18(l)+252O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)

ΔH=5518kJ·mol1（2）1mol辛烷的質(zhì)量為114g，完全燃燒放出5518kJ熱量，則1g辛烷完全燃燒放出約48.4kJ熱量，1mol甲醇質(zhì)量為32g，完全燃燒放出726.5kJ熱量，則1g甲醇完全燃燒放出約22.7kJ熱量，故相同質(zhì)量的甲醇和辛烷完全燃燒釋放的熱量用于煅燒石灰石，辛烷得到的CaO多。9．宇宙中所有的一切都是能量的變化，研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化意義重大。(1)奧運會火炬常用的燃料為丙烷、丁烷等。已知：丙烷的燃燒熱ΔH1=-2220?kJ?mol-1，正丁烷的燃燒熱ΔHA．奧運火炬燃燒時的能量轉(zhuǎn)化形式主要是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能B．燃燒等質(zhì)量的正丁烷、異丁烷放熱更多的是異丁烷C．正丁烷比異丁烷穩(wěn)定(2)根據(jù)丙烷的燃燒熱ΔH1=-2220?kJ?mol-1，C3H8g+5O2g(3)用CH4①CH4g②CH4g則CH4g+2NO(4)已知H2g+物質(zhì)H2Br2HBr(g)1mol分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量(kJ)436230a則表中a=；根據(jù)鍵能大小可判斷，上述三種物質(zhì)中最穩(wěn)定的是。(5)2SO已知：1molSO2(g)氧化為1molSO3(g)的①圖中ΔH=②根據(jù)上述計算的焓變值，闡述熱化學(xué)方程式：2SO2g+O2【答案】(1)BC(2)<(3)-956.2(4)369H(5)-99?kJ?mol-12mol氣態(tài)二氧化硫和1mol氣態(tài)氧氣反應(yīng)生成【解析】（1）A．奧運火炬燃燒時的能量轉(zhuǎn)化形式主要是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能，故A正確；B．正丁烷、異丁烷摩爾質(zhì)量相等，燃燒等質(zhì)量的正丁烷、異丁烷消耗的物質(zhì)的量相等，因為正丁烷燃燒熱的焓變值更小，所以燃燒等質(zhì)量的正丁烷、異丁烷放熱更多的是正丁烷，故B錯誤；C．能量越低越穩(wěn)定，正丁烷燃燒熱的焓變值更小，放出的熱量更多，說明能量更高，更不穩(wěn)定，正丁烷比異丁烷不穩(wěn)定，故C錯誤；故選：BC；（2）根據(jù)丙烷的燃燒熱ΔH1=-2220?kJ?mol-1，燃燒熱是1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定物所放出的熱量，水要是液態(tài)水，C3H（3）用CH4①CH4g②CH4g則CH4g+2NO（4）ΔH=436kJ·mol-1（5）①圖中焓變?yōu)?mol二氧化硫轉(zhuǎn)化為1mol三氧化硫的能量變化ΔH=-99②2SO2g+O2g=2SO3g

考點二、燃料的充分燃燒和充分利用1．燃料充分利用的意義：世界各國所需的燃料幾乎全部來自化石燃料，而在自然界經(jīng)歷幾百萬年才形成的化石燃料，極有可能在幾百年內(nèi)全部被耗盡。故充分利用燃料，節(jié)約能源具有非常重要的意義。另外，大量使用化石燃料：(1)能引起溫室效應(yīng)；(2)煤燃燒排放二氧化硫，導(dǎo)致酸雨；(3)煤燃燒會產(chǎn)生大量的煙塵；(4)會造成化石燃料蘊(yùn)藏量的枯竭。所以，如何節(jié)約能源，提高能源的利用率和減少污染是世界各國能源研究的主要目標(biāo)之一。2．燃燒充分利用的方法：(1)燃料充分燃燒。(2)熱能充分利用。3．使燃料充分燃燒的方法：(1)鼓入適量的空氣?？諝獠蛔悖剂先紵貌怀浞?，放出的熱量少，且還會造成空氣污染。空氣太多，冷空氣會帶走一部分熱量，造成熱量損失。(2)將燃料與空氣充分接觸。增加接觸面積有利于燃料充分燃燒。大塊的固體燃料和液體燃料與空氣接觸面有限，燃燒不充分。將固體燃料粉碎，把液體燃料霧化，均可增加與空氣的接觸面，提高燃料的利用率。(3)進(jìn)行燃料加工。煤直接燃燒不僅燃燒不充分，熱值不高，且會產(chǎn)生大量的粉塵和二氧化硫，造成環(huán)境污染。將煤液化或汽化，可提高煤的利用率，并能改善生活環(huán)境。4．使熱能充分利用的方法：(1)利用余熱。如在灶具上增加一個利用余熱加熱水的裝置。(2)防止熱量損失。如在燃料燃燒時加一個擋風(fēng)罩。(3)進(jìn)行熱交換。工廠里常用熱交換器將化學(xué)反應(yīng)放出的熱量加熱反應(yīng)物或加熱生活用水等。5．新能源的開發(fā)措施主要有兩個方