1.3 燃料的合理利用（7大题型专项训练） 化学沪科版2020选择性必修1

1.3 燃料的合理利用 题型01 燃烧热的概念的理解 题型02 燃烧热化学方程式书写和判断的方法 题型03 根据燃烧热数据进行相关计算 题型04 热值 题型05 能源的可持续发展 题型06 提高燃料利用率 题型07 热交换器 题型01 燃烧热的概念的理解 1．燃烧热 (1)概念：在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 单位：kJ·mol－1，通常利用量热计由实验测得。 (2)意义： 甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa时，1 mol甲烷完全燃烧生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。 2．理解燃烧热的注意点 (1)反应条件：101 kPa(书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得)。 (2)可燃物的用量：1 mol纯物质。 (3)反应程度及产物：完全燃烧生成指定产物。完全燃烧时，不同元素对应的指定产物：C―→CO2(g)、S―→SO2(g)、H―→H2O(l)、N―→N2(g)。C―→CO不是完全燃烧；SO3不是S的燃烧产物；若生成物中含有水，则水必须为液态。 (4)燃烧环境：没有特别说明，一般是在氧气中进行，如1 mol H2在Cl2中燃烧放出的热量不是燃烧热。 【典例3】 1.5g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50kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热为（ ） A. －1000kJ·mol⁻¹ B. －1500kJ·mol⁻¹ C. －2000kJ·mol⁻¹ D. －3000kJ·mol⁻¹ 【变式3-1】下列说法正确的是 A．1 mol H2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热 B．25℃、101kPa时，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等 C．已知S(s)+3/2O2(g)=SO3(g) ∆H= -269.8 kJ·mol-1，则硫生成SO3的反应热为269.8 kJ·mol-1 D．25℃、101kPa时，碳的燃烧热为-393.5 kJ·mol-1 B．燃烧热是指在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，所以只要是同种物质，燃烧热相同。B正确； 【变式3-2】以下为三种常见燃料的热值和CO2排放量如下表所示： 燃料 CH3OH(l) C3H8(g) 煤油 热值(kJ/g) 22.7 50.4 29.0 CO2排放量(g/kJ) 16.5 16.2 22.9 根据上表数据，计算CH3OH(l)的燃烧热为___________kJ/mol。 A．22.7 B．-22.7 C．-726.4 D．-1452.8 【变式3-3】据悉,长征系列火箭的燃料为偏二甲肼。已知:1.5 g偏二甲肼完全燃烧生成稳定产物放出50 kJ热量,则偏二甲肼的燃烧热为 (　　) A.1 000 kJ/mol B.1 500 kJ/mol C.2 000 kJ/mol D.3 000 kJ/mol 题型02 燃烧热化学方程式书写和判断的方法 1. 燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。 【例如】C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5518kJ•mol-1，即C8H18的燃烧热为5518kJ•mol-1 2. 书写要点： 一看可燃物的化学计量数是否为1； 二看元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物； 三看的数值和单位是否正确。 【典例2】甲醇作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛前景。回答问题： (1)汽油的主要成分之一是液态辛烷(C8H18)，25℃，101kPa时，0.2mol辛烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出1103.6kJ热量。写出表示辛烷燃烧热的热化学方程式 。 (2)常温常压下，相同质量的甲醇和辛烷分别燃烧释放的热量用于煅烧石灰石，得到CaO多的是 (填“甲醇”或“辛烷”)。 【变式2-1】下列热化学方程式中，能正确表示物质的燃烧热的是 A．  kJ⋅mol B．  kJ·mol C．  kJ⋅mol D．  kJ·mol 【变式2-2】下下列热化学方程式的反应热能表示对应物质燃烧热的是 A． B． C． D． 【变式2-3】已知充分燃烧a g乙烯气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙烯燃烧的热化学方程式正确的是 A．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-2b kJ·mol-1 B．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝2b kJ·mol-1 C．2C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝-2b kJ·mol-1 D．2C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝b kJ·mol-1 【解析】乙烯燃烧生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，若1mol乙烯完全燃烧生成2 mol二氧化碳气体和液态水，则放出热量为2b kJ，所以乙烯的燃烧热为2b kJ·mol-1，故选A。 题型03 根据燃烧热数据进行相关计算 由燃烧热定义可知：指定温度和100kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。即：Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH＝－。此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。 【典例3】已知25℃、101下，碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5、285.8、1411.0、2800，则热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 【变式3-1】一些烷烃的燃烧热如下表： 化合物 燃烧热（kJ·mol-1) 化合物 燃烧热（kJ·mol-1) 甲烷 891.0 正丁烷 2878.0 乙烷 1560.8 异丁烷 2869.6 丙烷 2221.5 2-甲基丁烷 3531.3 下列表达正确的是（ ） A．正戊烷的燃烧热大于3531.5kJ·mol-1 B．稳定性：正丁烷>异丁烷 C．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)==4CO2(g)+6H2O(l) △H=-1560.8kJ·mol-1 D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多 【变式3-2】已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－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 【变式3-3】已知：氢气的燃烧热为，碳的燃烧热为。下列说法正确的是 A．氢气燃烧热的热化学方程式为   B．标准状况下，22.4L氢气完全燃烧生成液态水放出热量285.8kJ C．反应的 D．2.4g碳完全燃烧放出的热量为 题型04 热值 100 kPa 时，单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。热值是燃料质量优劣的重要参数。 【典例4】乙炔、乙烯、乙烷和氢气完全燃烧的焓变如图所示。已知：单位质量可燃物完全燃烧时放出的热量叫作“热值”。 下列叙述正确的是 A．上述四种可燃物中，热值最大的是 B．表示乙炔燃烧热的热化学方程式为 C．上述物质完全燃烧生成等量液态水时放出热量最多的是乙烷 D． 【变式4-1】种物质的热值指的是“1g物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量”，已知乙烷(结构简式为CH3CH3)的热值为52kJ/g。下列能够表示乙烷燃烧热的热化学方程式的是 A．CH3CH3(g)+O2(g) =2CO2(g)+3H2O(l)   ΔH= -52 kJ·mol-1 B．CH3CH3(g)+O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(g)  ΔH= -1560 kJ·mol-1 C．CH3CH3(g)+O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(l)  ΔH= -1560 kJ·mol-1 D．2CH3CH3(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l)  ΔH= -3120 kJ·mol-1 【变式4-2】 值指单位质量的燃料在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，已知： 可燃物 H2(g) CH4(g) C2H5OH(l) CO(g) 燃烧热() -285.8 -890.3 -1366.8 -283.0 下列判断正确的是 A．C2H5OH(l)的热值最高 B．上表的四种可燃物中，最环保的是甲烷 C．氢气燃烧的热化学方程式：  ，此处代表H2的燃烧热 D．燃烧热的绝对值越大，热值不一定越大 【变式4-3】氢气被视为未来理想的能源，科学家对氢能源的研究从未停歇。回答下列问题。 (1)在101kPa下，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量称为热值。 ①氢气的燃烧热 。 ②该反应的热化学方程式为 。 ③已知H—O键能为，O=O键能为，1mol H2完全燃烧生成1mol H2O(g)放出241kJ热量，计算H—H键能为 。 ④已知甲烷的燃烧热，乙醇的燃烧热，计算25℃和101kPa时1g甲烷和1g乙醇完全燃烧放出的热量分别为 、 ，并据此说明氢气作为能源的优点是 。 (2)工业上制取氢气时涉及的一个重要反应是： 已知： ① 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1=-221 kJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-482 kJ·mol-1 ③C (s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393 kJ·mol-1 则ΔH= 。 题型05 能源的可持续发展 1．实现可持续发展的基本途径 节约能源、提高能源利用率、开发低碳环保的可再生资源 2．新能源的研究 （1）寻求新的替代能源。 新能源包括太阳能、氢能、地热能、风能、生物质能、海洋能等。特点：资源丰富，可再生，无污染或污染少。 （2）提高能源的综合利用效率。 【典例5】“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 【变式5-1】为响应国家双碳目标，科学家积极研发新的能源，能源的应用场景如图，下列有关说法错误的是 A．太阳能是可再生能源 B．氢能属于清洁能源 C．图中涉及的能源转化形式为太阳能电能光能 D．电动汽车行驶时，能源转化形式为电能化学能动能 【变式5-2】煤的气化是实施节能环保的一项重要措施。通常在高温下将煤转化为水煤气，再将水煤气作为气体燃料。有关热化学方程式如下： ①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)  ΔH1=131.3 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH2=-566.0 kJ·mol-1 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH3=-483.6 kJ·mol-1 下列有关说法正确的是 A．水煤气只能用作燃料 B．水煤气是一种二次能源，比煤直接燃烧污染小 C．等质量的CO和H2完全燃烧时，前者放热多 D．由反应③可以确定H2的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1 【变式5-3】下列对于太阳能、生物质能和氢能的利用的说法不正确的是 (    ) A. 芒硝晶体白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热，夜里重新结晶放热，实现了太阳能转化为化学能继而转化为热能 B. 将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在富氧条件下，经过缓慢、复杂、充分的氧化反应最终生成沼气，从而有效利用生物质能 C. 生活、生产中大量应用氢能源，首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的储存和运输等问题 D. 垃圾焚烧处理厂把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能，减轻了垃圾给城市造成的压力，改善了城市的环境，增强了市民的环保意识 题型06 提高燃料利用率 1. 工业上为充分利用燃料，使燃料尽可能充分燃烧。常使用一下燃料充分燃烧的方法： （1）鼓入适量的空气 空气不足，燃料燃烧得不充分，放出的热量少，且还会造成空气污染。空气太多，冷空气会带走一部分热量，造成热量损失， （2）将燃料与空气充分接触 增加接触面积有利于燃料充分燃烧。大块的固体燃料和液体燃料与空气接触面有限，燃烧不充分。将固体燃料粉碎，把液体燃料雾化，均可增加与空气的接触面，提高燃料的利用率。 （3）进行燃料加工 煤直接燃烧不仅燃烧不充分，热值不高，且会产生大量的粉尘和二氧化硫，造成环境污染。将煤液化或汽化，可提高煤的利用率，并能改善生活环境。 2. 热量的充分利用：热交换器。 热交换器是提高热交换效率的一种设备，其内部装有许多平行或蛇形管道，以扩大传热面积。当一种流体在管道内流动，另一种流体在管道外逆向流动时，它们通过管壁进行热交换，使热的流体得到降温，冷的流体得到预热。工业中利用该原理使一种反应物放出的热量加热另一反应物。 【典例6】下列措施可以提高燃料燃烧效率的是（ ） ①降低燃料的着火点     ②提高燃料的着火点     ③将液体燃料雾化     ④将固体燃料粉碎     ⑤将煤气化处理     ⑥燃烧时通入足量的空气 A．①②③④ B．①③④⑤ C．②③⑤⑥ D．③④⑤⑥ 【变式6-1】 下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确的是 A．空气量越多越好 B．固体燃料燃烧前最好粉碎 C．应通入适量的空气 D．液体燃料燃烧时可以雾状喷出 【变式6-2】下列有关能量转换的说法不正确的是 A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程 B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来自太阳能 C．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低 D．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程 【变式6-3】“能源”是人们生活中不可或缺的一部分，化学能与热能的相互转化是能量合理应用的重要途径。下列属于化学能与热能的转化过程的是（ ） 图片 转化过程 太阳能热水器烧水 燃油汽车行驶 氯碱工业制氯气 水力发电 选项 A B C D A．A B．B C．C D．D / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.3 燃料的合理利用 题型01 燃烧热的概念的理解 题型02 燃烧热化学方程式书写和判断的方法 题型03 根据燃烧热数据进行相关计算 题型04 热值 题型05 能源的可持续发展 题型06 提高燃料利用率 题型07 热交换器 题型01 燃烧热的概念的理解 1．燃烧热 (1)概念：在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 单位：kJ·mol－1，通常利用量热计由实验测得。 (2)意义： 甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa时，1 mol甲烷完全燃烧生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。 2．理解燃烧热的注意点 (1)反应条件：101 kPa(书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得)。 (2)可燃物的用量：1 mol纯物质。 (3)反应程度及产物：完全燃烧生成指定产物。完全燃烧时，不同元素对应的指定产物：C―→CO2(g)、S―→SO2(g)、H―→H2O(l)、N―→N2(g)。C―→CO不是完全燃烧；SO3不是S的燃烧产物；若生成物中含有水，则水必须为液态。 (4)燃烧环境：没有特别说明，一般是在氧气中进行，如1 mol H2在Cl2中燃烧放出的热量不是燃烧热。 【典例3】 1.5g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50kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热为（ ） A. －1000kJ·mol⁻¹ B. －1500kJ·mol⁻¹ C. －2000kJ·mol⁻¹ D. －3000kJ·mol⁻¹ 【答案】C 【解析】二甲基肼（H₃C—NH—NH—CH₃）的摩尔质量为60g/mol，1.5g二甲基肼的物质的量为(n==0.025mol)。0.025mol二甲基肼完全燃烧放出50kJ热量，则1mol二甲基肼完全燃烧放出的热量为(=2000kJ/mol)，燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定产物时放出的热量，所以二甲基肼的标准燃烧热为－2000kJ·mol⁻¹，故选C。 【变式3-1】下列说法正确的是 A．1 mol H2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热 B．25℃、101kPa时，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等 C．已知S(s)+3/2O2(g)=SO3(g) ∆H= -269.8 kJ·mol-1，则硫生成SO3的反应热为269.8 kJ·mol-1 D．25℃、101kPa时，碳的燃烧热为-393.5 kJ·mol-1 【答案】B 【解析】A，生成的H2O就为液态，A错误； B．燃烧热是指在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，所以只要是同种物质，燃烧热相同。B正确； C．硫元素的生成物应为SO2，C错误； D．叙述燃烧热时，要用正值，在热化学方程式中用∆H表示时才用负值，D错误； 故选B。 【变式3-2】以下为三种常见燃料的热值和CO2排放量如下表所示： 燃料 CH3OH(l) C3H8(g) 煤油 热值(kJ/g) 22.7 50.4 29.0 CO2排放量(g/kJ) 16.5 16.2 22.9 根据上表数据，计算CH3OH(l)的燃烧热为___________kJ/mol。 A．22.7 B．-22.7 C．-726.4 D．-1452.8 【答案】C 【解析】已知CH3OH的摩尔质量为32g/mol，故根据上表数据，可计算完全燃烧1mol液体甲醇放出的热量为：1mol×32g/mol×22.7kJ/g=726.4kJ，故CH3OH(l)的燃烧热为-726.4kJ/mol，故选C。 【变式3-3】据悉,长征系列火箭的燃料为偏二甲肼。已知:1.5 g偏二甲肼完全燃烧生成稳定产物放出50 kJ热量,则偏二甲肼的燃烧热为 (　　) A.1 000 kJ/mol B.1 500 kJ/mol C.2 000 kJ/mol D.3 000 kJ/mol 【答案】C 【解析】由偏二甲肼的摩尔质量为60g/mol得n = = 0.025 mol,所以偏二甲肼的燃烧热为 = 2 000 kJ/mol。 题型02 燃烧热化学方程式书写和判断的方法 1. 燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。 【例如】C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5518kJ•mol-1，即C8H18的燃烧热为5518kJ•mol-1 2. 书写要点： 一看可燃物的化学计量数是否为1； 二看元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物； 三看的数值和单位是否正确。 【典例2】甲醇作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛前景。回答问题： (1)汽油的主要成分之一是液态辛烷(C8H18)，25℃，101kPa时，0.2mol辛烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出1103.6kJ热量。写出表示辛烷燃烧热的热化学方程式 。 (2)常温常压下，相同质量的甲醇和辛烷分别燃烧释放的热量用于煅烧石灰石，得到CaO多的是 (填“甲醇”或“辛烷”)。 【答案】(1)C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ·mol-1 (2)辛烷 【解析】（1）0.2mol辛烷完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出1103.6kJ热量，则1mol辛烷完全燃烧放出5518kJ热量，则辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)  ΔH=-5518kJ·mol-1。 （2）1mol辛烷的质量为114g，完全燃烧放出5518kJ热量，则1g辛烷完全燃烧放出约48.4kJ热量，1mol甲醇质量为32g，完全燃烧放出726.5kJ热量，则1g甲醇完全燃烧放出约22.7kJ热量，故相同质量的甲醇和辛烷完全燃烧释放的热量用于煅烧石灰石，辛烷得到的CaO多。 【变式2-1】下列热化学方程式中，能正确表示物质的燃烧热的是 A．  kJ⋅mol B．  kJ·mol C．  kJ⋅mol D．  kJ·mol 【答案】B 【分析】燃烧热表示1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，表示燃烧热的热化学方程式中可燃物为1mol，产物为稳定氧化物； 【详解】A．一氧化碳不是稳定氧化物，ΔH不能正确表示甲烷的燃烧热， A不符合题意； B．由热化学方程式可知，1mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出283.0kJ的热量，ΔH能正确表示一氧化碳的燃烧热，B符合题意； C．氢气的燃烧热，需要测定，氢气在氧气中燃烧，生成液态水时释放的热量，ΔH不能正确表示氢气的燃烧热，C不符合题意； D． 系数为2，表示2mol完全燃烧释放的热量，ΔH不代表的燃烧热，D不符合题意； 故选B。 【变式2-2】下下列热化学方程式的反应热能表示对应物质燃烧热的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】燃烧热定义强调：燃烧物为1mol，产物为稳定的物质，即C元素转化为CO2(g)、H元素转化为H2O(l)等。 【解析】A．C燃烧热应该生成CO2，A错误； B．可燃物应该是1mol，H2S的系数应该是1，B错误； C．燃烧物C8H18为1mol，产物为CO2(g)、H2O(l)，符合燃烧热的定义，C正确； D．N2H4燃烧热中生成物水应该是液态水，不是气态，D错误； 故选C。 【变式2-3】已知充分燃烧a g乙烯气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙烯燃烧的热化学方程式正确的是 A．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-2b kJ·mol-1 B．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝2b kJ·mol-1 C．2C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝-2b kJ·mol-1 D．2C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝b kJ·mol-1 【答案】A 【解析】乙烯燃烧生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，若1mol乙烯完全燃烧生成2 mol二氧化碳气体和液态水，则放出热量为2b kJ，所以乙烯的燃烧热为2b kJ·mol-1，故选A。 题型03 根据燃烧热数据进行相关计算 由燃烧热定义可知：指定温度和100kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。即：Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH＝－。此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。 【典例3】已知25℃、101下，碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5、285.8、1411.0、2800，则热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】燃烧热是指在25℃、101 kPa下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的产物所放出的热量。 【详解】A．根据题目所给燃烧热，1mol碳在氧气中完全燃烧生成气态二氧化碳放热393.5kJ，选项所给热化学方程式正确，A正确； B．氢气在氧气中燃烧放热，ΔH<0，根据燃烧热的定义，产物应当为液态水，故正确的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ⋅mol−1，B错误； C．根据燃烧热的定义，该反应中产物水应当为液态，故正确的热化学方程式为C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=−1411.0kJ⋅mol−1，C错误； D．葡萄糖在氧气中燃烧放热，正确的热化学方程式为C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1400kJ⋅mol−1，D错误； 故选A。 【变式3-1】一些烷烃的燃烧热如下表： 化合物 燃烧热（kJ·mol-1) 化合物 燃烧热（kJ·mol-1) 甲烷 891.0 正丁烷 2878.0 乙烷 1560.8 异丁烷 2869.6 丙烷 2221.5 2-甲基丁烷 3531.3 下列表达正确的是（ ） A．正戊烷的燃烧热大于3531.5kJ·mol-1 B．稳定性：正丁烷>异丁烷 C．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)==4CO2(g)+6H2O(l) △H=-1560.8kJ·mol-1 D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多 【答案】A 【解析】A．正戊烷和2-甲基丁烷互为同分异构体，由表格中正丁烷、异丁烷的燃烧热比较可知，互为同分异构体的化合物，支链多的燃烧热小，则正丁烷的燃烧热大于2-甲基丁烷，即正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol，A正确； B．由表格中的数据可知，异丁烷的燃烧热比正丁烷的燃烧热小，则异丁烷的能量低，即热稳定性为正丁烷＜异丁烷，B错误； C．乙烷的燃烧热为1560.8kJ/mol，说明完全燃烧1mol乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8kJ的热量，则热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)==4CO2(g)+6H2O(l) △H=-3121.6kJ/mol，C错误； D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放热越少，D错误； 故选A。 【变式3-2】已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－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】丙烷燃烧的化学方程式为C3H8+5O2=3CO2+4H2O，每生成4 mol水放热2 215 kJ，则生成1.8 g水（即0.1 mol），放热约为55 kJ。 【变式3-3】已知：氢气的燃烧热为，碳的燃烧热为。下列说法正确的是 A．氢气燃烧热的热化学方程式为   B．标准状况下，22.4L氢气完全燃烧生成液态水放出热量285.8kJ C．反应的 D．2.4g碳完全燃烧放出的热量为 【答案】B 【解析】A．氢气燃烧是放热反应，氢气燃烧热的热化学方程式为  ，A错误； B．氢气的燃烧热为，标准状况下，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出热量285.8kJ，B正确； C．碳不完全燃烧生成一氧化碳，放出热量较少，反应的，C错误； D．2.4g碳完全燃烧放出的热量为，D错误； 故选B。 题型04 热值 100 kPa 时，单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。热值是燃料质量优劣的重要参数。 【典例4】乙炔、乙烯、乙烷和氢气完全燃烧的焓变如图所示。已知：单位质量可燃物完全燃烧时放出的热量叫作“热值”。 下列叙述正确的是 A．上述四种可燃物中，热值最大的是 B．表示乙炔燃烧热的热化学方程式为 C．上述物质完全燃烧生成等量液态水时放出热量最多的是乙烷 D． 【答案】A 【解析】A．根据，结合各物质热值可知，乙炔、乙烯、乙烷、氢气的热值依次为kJ=49.98kJ、kJ=50.39kJ、kJ=52.0kJ，可燃物完全燃烧时放出热量最多的是氢气，A项正确； B．燃烧热强调可燃物，表示乙炔燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ∆H=-1299.6kJ/mol，B项错误； C．根据氢元素守恒可知，生成液态水放出热量最多的是乙炔，C项错误； D．根据氢气、乙烯和乙烷燃烧热书写热化学方程式①H2(g)+O2(g)=H2O(l)∆H=-285.8kJ/mol、②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ∆H=-1411.0kJ/mol、③C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ∆H=-1559.8kJ/mol，根据盖斯定律，将①+②-③得：，D项错误； 答案选A。 【变式4-1】种物质的热值指的是“1g物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量”，已知乙烷(结构简式为CH3CH3)的热值为52kJ/g。下列能够表示乙烷燃烧热的热化学方程式的是 A．CH3CH3(g)+O2(g) =2CO2(g)+3H2O(l)   ΔH= -52 kJ·mol-1 B．CH3CH3(g)+O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(g)  ΔH= -1560 kJ·mol-1 C．CH3CH3(g)+O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(l)  ΔH= -1560 kJ·mol-1 D．2CH3CH3(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l)  ΔH= -3120 kJ·mol-1 【答案】C 【解析】CH3CH3的热值为52kJ/g，1molCH3CH3完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量是52kJ/g30g/mol= 1560 kJ·mol-1；根据燃烧热的定义，1mol有机物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量是该物质的燃烧热，乙烷完全燃烧的产物是液态的水和气体的二氧化碳， 所以乙烷燃烧的热化学方程式为CH3CH3(g)+O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(l)  ΔH= -1560 kJ·mol-1； 故选C。 【变式4-2】 值指单位质量的燃料在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，已知： 可燃物 H2(g) CH4(g) C2H5OH(l) CO(g) 燃烧热() -285.8 -890.3 -1366.8 -283.0 下列判断正确的是 A．C2H5OH(l)的热值最高 B．上表的四种可燃物中，最环保的是甲烷 C．氢气燃烧的热化学方程式：  ，此处代表H2的燃烧热 D．燃烧热的绝对值越大，热值不一定越大 【答案】D 【分析】热值指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比；燃烧热指1mol纯净物完全燃烧生成特定产物所放出的热量。 【解析】A．CO(g)的燃烧热△H= -283.0 kJ∙mol-1，热值为10.1kJ/g；CH4(g) 的燃烧热△H= -890.3kJ∙mol-1，热值为55.6kJ/g；H2(g)的燃烧热△H= -285.8 kJ∙mol-1，热值为142.9kJ/g； C2H5OH(l)的燃烧热△H= -1366.8kJ∙mol-1，热值为29.7kJ/g；因此H2(g)的热值最高，A错误； B．氢气的燃烧产物为水，而甲烷燃烧会产生二氧化碳产生温室效应，因此最环保的是氢气，B错误； C．燃烧热指1mol纯净物完全燃烧生成特定产物所放出的热量，C错误； D．由A可知，燃烧热的绝对值越大，热值不一定越大，D正确； 故选D。 【变式4-3】氢气被视为未来理想的能源，科学家对氢能源的研究从未停歇。回答下列问题。 (1)在101kPa下，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量称为热值。 ①氢气的燃烧热 。 ②该反应的热化学方程式为 。 ③已知H—O键能为，O=O键能为，1mol H2完全燃烧生成1mol H2O(g)放出241kJ热量，计算H—H键能为 。 ④已知甲烷的燃烧热，乙醇的燃烧热，计算25℃和101kPa时1g甲烷和1g乙醇完全燃烧放出的热量分别为 、 ，并据此说明氢气作为能源的优点是 。 (2)工业上制取氢气时涉及的一个重要反应是： 已知： ① 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1=-221 kJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-482 kJ·mol-1 ③C (s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393 kJ·mol-1 则ΔH= 。 【答案】(1) 436 55.6kJ 29.1kJ 相同质量时，三种物质中H2燃烧放出的热量最多 (2) 【解析】（1）①在101kPa下，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，则1molH2为2g，燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量，故氢气的燃烧热； ②上述反应的热化学方程式为； ③1mol H2完全燃烧生成1mol H2O(g)放出241kJ热量，热化学方程式为，，即=(H—H键能)+-，解得H—H键能=； ④已知甲烷的燃烧热，乙醇的燃烧热，25℃和101kPa时1g甲烷和1g乙醇完全燃烧放出的热量分别为=55.6kJ、=29.1kJ，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，氢气作为能源的优点是相同质量时，三种物质中H2燃烧放出的热量最多； （2）已知： ① 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1=-221 kJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-482 kJ·mol-1 ③C (s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393 kJ·mol-1 根据盖斯定律，方程式③-①-②得，即=-393 kJ·mol-1-(-221 kJ·mol-1)-( -482 kJ·mol-1)=。 题型05 能源的可持续发展 1．实现可持续发展的基本途径 节约能源、提高能源利用率、开发低碳环保的可再生资源 2．新能源的研究 （1）寻求新的替代能源。 新能源包括太阳能、氢能、地热能、风能、生物质能、海洋能等。特点：资源丰富，可再生，无污染或污染少。 （2）提高能源的综合利用效率。 【典例5】“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】阴影部分表示的能源应是新能源、可再生能源、清洁能源。 A． 煤炭、汽油是化石能源，属于不可再生能源，A错误； B． 天然气是化石能源，不可再生，B错误； C． 太阳能、风能、沼气都属于新能源、可再生能源且较为清洁，C正确； D． 核能不属于可再生能源，D错误； 故选C。 【变式5-1】为响应国家双碳目标，科学家积极研发新的能源，能源的应用场景如图，下列有关说法错误的是 A．太阳能是可再生能源 B．氢能属于清洁能源 C．图中涉及的能源转化形式为太阳能电能光能 D．电动汽车行驶时，能源转化形式为电能化学能动能 【答案】D 【解析】A．常见的可再生能源：太阳能、风能、水能、地热能、生物质能等，即太阳能是可再生能源，故A正确； B．氢气燃烧生成水，没有污染，属于清洁能源，故B正确； C．图中利用太阳能发电，电能使灯泡发光，能量转化形式为太阳能电能光能，故C正确； D．电动汽车行驶时，能源转化形式为化学能电能动能，故D错误； 答案选D。 【变式5-2】煤的气化是实施节能环保的一项重要措施。通常在高温下将煤转化为水煤气，再将水煤气作为气体燃料。有关热化学方程式如下： ①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)  ΔH1=131.3 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH2=-566.0 kJ·mol-1 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH3=-483.6 kJ·mol-1 下列有关说法正确的是 A．水煤气只能用作燃料 B．水煤气是一种二次能源，比煤直接燃烧污染小 C．等质量的CO和H2完全燃烧时，前者放热多 D．由反应③可以确定H2的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1 【答案】B 【解析】A． 因水煤气中含有CO、H2，则不仅可以作燃料，也可作还原剂使用，故A错误； B． 将煤转化为水煤气，再将水煤气作为气体燃料，则水煤气间接得到，所以水煤气属于二次能源，水煤气易充分燃烧、比煤直接燃烧污染小，故B正确； C． 根据②③可知，等质量的CO和H2完全燃烧时，氢气放出的热量多，故C错误； D． 反应热表示燃烧热时，生成的水为液态，为稳定状态，反应③不能可以确定H2的燃烧热，故D错误； 故选:B。 【变式5-3】下列对于太阳能、生物质能和氢能的利用的说法不正确的是 (    ) A. 芒硝晶体白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热，夜里重新结晶放热，实现了太阳能转化为化学能继而转化为热能 B. 将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在富氧条件下，经过缓慢、复杂、充分的氧化反应最终生成沼气，从而有效利用生物质能 C. 生活、生产中大量应用氢能源，首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的储存和运输等问题 D. 垃圾焚烧处理厂把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能，减轻了垃圾给城市造成的压力，改善了城市的环境，增强了市民的环保意识 【答案】B  【解析】A. 失水和结晶属于化学变化，能量转换形式为化学能和热能的转化，白天在阳光下曝晒后失水，转换形式为太阳能和化学能的转化，故A正确； B. 植物秸秆、枝叶、杂草含有生物质能，可发酵制取甲烷，从而有效利用生物质能，但在厌氧条件下进行，故B错误； C. 在生活和生产中大量应用氢能源，首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的贮存和运输等问题，故C正确； D. 垃圾处理厂利用垃圾发电可将生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能等，故D正确； 故选B。   题型06 提高燃料利用率 1. 工业上为充分利用燃料，使燃料尽可能充分燃烧。常使用一下燃料充分燃烧的方法： （1）鼓入适量的空气 空气不足，燃料燃烧得不充分，放出的热量少，且还会造成空气污染。空气太多，冷空气会带走一部分热量，造成热量损失， （2）将燃料与空气充分接触 增加接触面积有利于燃料充分燃烧。大块的固体燃料和液体燃料与空气接触面有限，燃烧不充分。将固体燃料粉碎，把液体燃料雾化，均可增加与空气的接触面，提高燃料的利用率。 （3）进行燃料加工 煤直接燃烧不仅燃烧不充分，热值不高，且会产生大量的粉尘和二氧化硫，造成环境污染。将煤液化或汽化，可提高煤的利用率，并能改善生活环境。 2. 热量的充分利用：热交换器。 热交换器是提高热交换效率的一种设备，其内部装有许多平行或蛇形管道，以扩大传热面积。当一种流体在管道内流动，另一种流体在管道外逆向流动时，它们通过管壁进行热交换，使热的流体得到降温，冷的流体得到预热。工业中利用该原理使一种反应物放出的热量加热另一反应物。 【典例6】下列措施可以提高燃料燃烧效率的是（ ） ①降低燃料的着火点     ②提高燃料的着火点     ③将液体燃料雾化     ④将固体燃料粉碎     ⑤将煤气化处理     ⑥燃烧时通入足量的空气 A．①②③④ B．①③④⑤ C．②③⑤⑥ D．③④⑤⑥ 【答案】D 【解析】①着火点是物质的固有属性，所以燃料的着火点不能改变，故①错误；②着火点是物质的固有属性，不能随意改变，故②错误；③将液体燃料雾化，能增大与空气的接触面积，提高燃料的燃烧效率，故③正确；④将固体燃料粉碎，能增大与空气的接触面积，提高燃料的燃烧效率，故④正确；⑤将燃料煤气化处理，能增大与空气的接触面积，提高燃料的燃烧效率，故⑤正确；⑥通入足量的空气也是提高燃烧效率的一种方法，故⑥正确；综合以上分析可知③④⑤⑥正确，故D正确； 故选D。 【变式6-1】 下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确的是 A．空气量越多越好 B．固体燃料燃烧前最好粉碎 C．应通入适量的空气 D．液体燃料燃烧时可以雾状喷出 【答案】A 【解析】燃料燃烧时，如果空气过量太多，会带走热量，反而不利于燃烧，故答案为A。 【变式6-2】下列有关能量转换的说法不正确的是 A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程 B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来自太阳能 C．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低 D．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程 【答案】C 【解析】A．煤的燃烧本质上是碳、氢等元素与氧气发生化学反应，释放热量，是典型的化学能转化为热能的过程，A正确； B．化石燃料主要包括煤、石油、天然气，它们的形成源于数百万年前的生物，这些古代生物通过光合作用，利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物，并将太阳能以化学能的形式储存起来，这些生物死亡后，在高温高压的地质环境下，经过漫长的成岩作用和化学变化，形成了煤、石油、天然气等化石燃料；植物燃料，是由现代植物通过光合作用制造出来的，过程与化石燃料的形成原理类似，无论是化石燃料还是植物燃料，它们燃烧时释放的能量，最终都可以追溯到太阳能，B正确； C．固体煤在燃烧过程中，通常需要先气化，然后燃烧，相比直接燃烧固体燃料，气体燃料的燃烧更加充分，燃烧效率通常更高，C错误； D．动物体内葡萄糖被氧化成的过程中，葡萄糖与氧气发生氧化反应，产生二氧化碳、水并释放能量，这一过程中化学能转化为热能，D正确； 故选C。 【变式6-3】“能源”是人们生活中不可或缺的一部分，化学能与热能的相互转化是能量合理应用的重要途径。下列属于化学能与热能的转化过程的是（ ） 图片 转化过程 太阳能热水器烧水 燃油汽车行驶 氯碱工业制氯气 水力发电 选项 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．太阳能烧水是将太阳能转换为热能，A错误；B．燃油汽车行驶是化学能转化为热能，热能再转化为动能，属于化学能与热能的转化，B正确；C．氯碱工业制氯气过程是将电能转化为化学能，是储存化学能的过程，C错误；D．水力发电是将水能转换为电能，不涉及化学变化，D错误； 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$