内容正文:
人教化学 选择性必修1
章末综合练
燃料的燃烧、能源利用
知识导引
2021年铅价上涨幅度比较大,沪铅价格走势从1月初的约1.4万元/吨一路走高到8月份的突破2万元/吨,12月21日,欧洲天然气价格再创新高,涨幅超过16%。能源如何能有效利用及如何开发新能源越来越成为人类面临的重大课题,让我们感受一下这方面的化学知识学习吧。
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素养探究
1.(1)随着化石能源的减少,新能源的开发利用需求日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成:
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)===2HI(g)+H2SO4(l) ΔH=a kJ· mol-1
2H2SO4(l)===2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g) ΔH=b kJ· mol-1
2HI(g)===H2(g)+I2(g) ΔH=c kJ· mol-1
则2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=_____________kJ· mol-1。
(2a+b+2c)
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解析:(1)将题给热化学方程式依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,根据盖斯定律,由Ⅰ×2+Ⅱ+Ⅲ×2得2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=(2a+b+2c) kJ· mol-1。
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(2)据粗略统计,我国没有经过处理便排放的焦炉煤气已超过250亿立方米,这不仅是能源的浪费,也对环境造成极大污染。为解决这一问题,我国在2004年起已利用焦炉煤气制取甲醇及二甲醚。
已知CO中的C与O之间以三键连接,且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH。下表所列为常见化学键的键能数据:
化学键 C—C C—H H—H C—O C≡O H—O
键能/(kJ· mol-1) 348 414 436 326.8 1 032 464
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(键能指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量)
则该反应的ΔH=________kJ· mol-1。
解析:(2)该合成甲醇反应的ΔH=1 032 kJ· mol-1+2×436 kJ· mol-1-3×414 kJ· mol-1-326.8 kJ· mol-1-464 kJ· mol-1=-128.8 kJ· mol-1。
-128.8
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(3)恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图所示。
已知:2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ· mol-1
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①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:_____________________
________________________。
②ΔH2=________kJ· mol-1。
S(s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH=-297 kJ· mol-1
-78.64
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解析:(3)①由图可知1 mol S(s)完全燃烧生成SO2(g)时放出的热量为297 kJ,故能表示硫的燃烧热的热化学方程式为S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-297 kJ· mol-1。
②由图可知,参加反应的n(SO2)=1 mol-0.2 mol=0.8 mol,根据2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ· mol-1,ΔH2=0.8××(-196.6 kJ· mol-1)=-78.64 kJ· mol-1。
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(2)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排以及高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:①CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-a kJ· mol-1
②CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH=-b kJ· mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-c kJ· mol-1
④H2O(g)===H2O(l) ΔH=-d kJ· mol-1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_______________________
_____________________________________________________。
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3.氢能的优点是燃烧热值高,无污染。目前工业制氢气