专题练习 化学能与热能相互转化的应用
1.冰岛火山爆发再一次向人类敲响了警钟，必须发展“低碳经济”。氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。下列不是氢能优点的是( )
A．原料来源广
B．易燃烧，放出热量多
C．产物无污染
D．制取氢气简单易行
2.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢气做能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括( )
①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①②
B．①③
C．③④
D．②④
3.氢能是理想的清洁能源。下列制氢的方法中，最节能的是( )
A．电解水制气：2H2O2H2↑＋O2↑
B．高温使水分解制气：2H2O2H2↑＋O2↑
C．太阳能催化分解水制气：2H2O2H2↑＋O2↑
D．天然气制气：CH4＋H2OCO＋3H2
4.据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2O===2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是( )
A．水的分解反应是放热反应
B．此反应是把化学能转化为热能而储存起来
C．使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D．在这一反应中，热能转化为化学能
5.乙炔是重要的基础题有机化工原料，一些发达国家已从1994年开始淘汰煤—炼焦—电石—乙炔的生产工艺，我国也正在研究将煤直接用新热源—等离子体裂解获得乙炔的新方法，该方法不可能产生的效果( )
A．降低了生产能耗
B．降低了环境污染
C．增加了单位质量煤的热值
D．提高了煤的利用率
6.科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为NaHCO3＋H2HCOONa＋H2O。下列有关说法正确的是( )
A．储氢、释氢过程均无能量变化
B．NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键
C．储氢过程中，NaHCO3被氧化
D．释氢过程中，每消耗0.1molH2O放出2.24L的H2
7.下列说法不正确的是( )
A．当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的
B．目前，全球仍处于化石能源时代
C．人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的
D．凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类
8.北京奥运会开幕式在李宁点燃鸟巢主火炬时达到高潮。奥运火炬采用的是环保型燃料——丙烷，其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8＋5O23CO2＋4H2O。下列说法中不正确的是( )
A．火炬燃烧时化学能只转化为热能
B．所有的燃烧反应都会释放热量
C．1molC3H8和5molO2所具有的总能量大于3molCO2和4molH2O所具有的总能量
D．丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，丙烷为环保型燃料
9.有专家指出，如果对燃烧产物如二氧化碳、水、氮气等利用太阳能使它们重新组合，使之能够实现，可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )
A．化学能
B．热能
C．生物质能
D．电能
10.据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2O===2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是( )
A．水的分解反应是放热反应
B．此反应是把化学能转化为热能而储存起来
C．使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D．在这一反应中，热能转化为化学能
11.已知反应Na2SO4·10H2ONa2SO4·nH2O＋(10－n)H2O。有人将装有芒硝(Na2SO4·10H2O)的密闭聚乙烯管安装在房屋的外墙内就能达到白天蓄热使室内保持低温度，晚上把白天所蓄热量放出，使室内保持温暖。以下说法不正确的是( )
A．白天将太阳能转化为化学能
B．白天将化学能转化为太阳能
C．晚上将化学能转化为热能
D．晚上发生的是放热反应
12.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是( )
A．化石能源物质内部蕴含着大量的能量
B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C．物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用
D．吸热反应没有利用价值
13.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源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成二氧化碳是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将二氧化碳转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
14.关于能源的开发和节约，下列观点错误的是( )
A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现
C．能源的开发利用，必须同时考虑对环境的影响
D．氢气是一种高效无污染的能源，可以设法进行开发
15.开源节流是应对能源危机的重要举措。下列做法不能有助于能源“开源节流”的是( )
A．大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
B．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
C．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料
D．减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生
16.化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列措施有利于节能减排、保护环境的是( )
①加快化石燃料的开采与使用；②研发易降解的生物农药；③应用高效洁净的能源转换技术；④田间焚烧秸秆；⑤推广使用节能环保材料
A．①③⑤
B．②③⑤
C．①②④
D．②④⑤
17.能源可分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需要依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。根据上面的叙述回答，下列叙述正确的是( )
A．电能是二级能源
B．水力是二级能源
C．天然气是二级能源
D．焦炉气是一级能源
18.“能源分类相关图”如图所示，下列选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )
A．煤炭、石油、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
19.下列不属于化石燃料的是( )
A．煤
B．石油
C．氢能
D．天然气
20.有关能源的说法不正确的是( )
A．煤、石油、天然气均为化石能源
B．化石能源属不可再生能源
C．氢能是可再生能源
D．氢能、核能均为无污染的高效能源
21.化学反应中一定伴随着能量的变化，下列有关能量的说法错误的是( )
A．水的电离是吸热过程
B．任何中和反应都是放热过程
C．饱和食盐水电解时，化学能转变成电能
D．将NH4NO3(s)投入水中，溶液温度降低
22.已知：氢气和氧气的混合气体遇火星即发生爆炸生成水；水在1000℃以上持续加热分解为氢气和氧气；水电解生成氢气和氧气。试回答下列问题：
(1)氢气和氧气化合生成水的反应是____________(填“放热”或“吸热”)反应，氢气和氧气的总能量__________(填“大于”或“小于”)水的总能量，此反应中化学能转化为______能。
(2)水在高温下分解的反应为______________(填“放热”或“吸热”)反应，反应中热能转化为____________能。电解水的过程是____________能转化为______________能的过程。
23.能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O2H2↑＋O2↑。
根据上述回答下列问题：
(1)关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是( )
A．构成水的氢和氧都是可燃物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源
B．设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气
C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量
D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制氢气
(2)1g氢气燃烧时约放热142.9kJ，而1kg汽油燃烧时约放热46000kJ。氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源。你认为氢气作为能源的三个主要优点________________，________________，________________。
24.太阳能的开发与利用是21世纪的一个重要课题。
(1)利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化，吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节，已知下列数据：
其中最适宜作储能介质的是________(填字母)。
A．CaCl2·6H2OB．Na2SO4·10H2O
C．Na2HPO4·12H2OD．Na2S2O3·5H2O
(2)下图是一种太阳能热水器的示意图，图中A是集热器，B是储水容器，C是供阴天时加热的辅助电热器，根据对水的密度的认识，你估计在阳光照射下水将沿________(填“顺”或“逆”)时针方向流动。
25.在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题：
(1)人类利用能源分为三个阶段，即________、________、________。
(2)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是________。(填序号，下同)
A．石油 B．煤
C．天然气 D．生物质能
(3)下列对能源的看法合理的是( )。
A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少
B．生物能是一种可再生能源，有广泛的前景
C．太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源
D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会
26.能源是人类生存和发展的重要支撑因素。
(1)煤、石油、天然气及生物质能等是许多年来大规模使用的能源，称为常规能源。人类现在正积极开发和利用新能源，请你说出三种新能源：__________________________________。
(2)积极开发和利用当地的特有能源资源是很有必要的。例如，我国新疆地区人口稀少，水资源较少。我国最近与美国联合开发当地的某种能源发电，该能源是________。
(3)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是( )
A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用
B．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料合算
C．煤燃烧时产生大量二氧化碳和烟尘，对环境的污染严重
D．通过清洁技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率
(4)乌克兰科学家用铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是__________________________________________________________。
(5)一些科学家对以下3个反应很感兴趣：
3FeCl2＋4H2OFe3O4＋H2＋6HCl①
Fe3O4＋Cl2＋6HCl===3FeCl3＋3H2O＋O2②
3FeCl33FeCl2＋Cl2③
科学家们利用上述反应是生产________，对制备此物质而言，FeCl2的作用是________________________________________________________________________。
27.写出下列变化中的能量转化形式。
(1)天然气燃烧：_________________________________________________________。
(2)高温煅烧石灰石制取生石灰：___________________________________________。
(3)植物的光合作用：_____________________________________________________。
(4)水力发电：___________________________________________________________。
(5)铅蓄电池作汽车电源：_________________________________________________。
28.阅读下面的叙述，回答有关问题。
“生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。作为人类解决能源危机重要途径之一的“生物质能”，主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学技术所改变。
(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础，目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是________。
A．石油 B．煤
C．天然气 D．生物质能
(2)下面有关“生物质能”的说法，不正确的是________。
A．利用生物质能就是间接利用太阳能
B．生物质能是可再生的能源
C．生物质能是解决农村能源的主要途径
D．生物质能的缺点是严重污染环境
(3)沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在隔绝空气的条件下发酵分解而成的气体，主要成分是甲烷。农村沼气池中发酵后的池底剩余物是很好的沤肥。下面有关叙述中，错误的是________。
A．沼气是一种清洁的能源
B．使用沼气作能源可以保护森林
C．使用沼气给农民的生活带来了不便
D．使用沼气是对化学能的充分利用
参考答案
1.【答案】D
【解析】工业制取氢气的原料是水，来源广，且氢气易燃烧，等质量物质中氢气燃烧放出的热量较多，产物为水无污染，但工业上利用水制取氢气还存在技术上的难度。
2.【答案】A
【解析】氢能现在的缺点：一是储存问题，二是制备成本较高。
3.【答案】C
【解析】将太阳能转化为化学能最节省能源。
4.【答案】C
【解析】此过程是把光能转化为化学能而储存起来，使用了氢能，就减少了化石燃料的使用，减少了二氧化碳的排放，有助于控制温室效应。
5.【答案】C
【解析】将煤直接用新热源—等离子体裂解一步获得乙炔，与煤—炼焦—电石—乙炔的原生产工艺相比较，能降低生产能耗，无一氧化碳等气体产生，降低了环境污染，提高了煤的利用率；但二者都将煤转化为乙炔，反应始态终态相同，放出能量相同，不能增加单位质量煤的热值。
6.【答案】B
【解析】化学反应均伴随能量变化，A项错；NaHCO3中Na＋与HCO间为离子键，HCO内为共价键，HCOONa中HCOO－与Na＋间存在离子键，HCOO－内为共价键，B项正确；储氢过程中，H2被氧化，则NaHCO3被还原(NaHCO3中碳元素的化合价由＋4降低到＋2)，C项错误；释氢过程中，每消耗0.1molH2O放出0.1molH2，因不知反应所处温度、压强，不能确定0.1molH2的体积，D项错误。
7.【答案】D
【解析】尽管随着社会的发展，人类已开发利用了多种能源，但是当今人类社会的主要能源仍是煤、石油、天然气等化石能源，而这些物质所储存的能量的释放，均是通过化学反应实现的。人体内有机物所含能量的释放是有机物被氧化成简单无机物的过程，至于化学反应放出的能量，可以造福人类，也可以给人类带来灾难，比如火灾。
8.【答案】A
【解析】火炬燃烧时不仅有化学能转化为热能，还有化学能与光能的转化；丙烷燃烧为放热反应，参加反应的丙烷与氧气具有的总能量大于生成的二氧化碳和水具有的总能量；丙烷完全燃烧时的产物为二氧化碳与水，对环境无污染，为环保型燃料。
9.【答案】B
【解析】根据图示及对光合作用的理解，太阳能最终转化为燃料燃烧所释放的热能。
10.【答案】C
【解析】把太阳光变成激光用于分解海水制氢的过程是把光能转化为化学能而储存起来，使用了氢能，就减少了化石燃料的使用，减少了二氧化碳的排放，有助于控制温室效应。
11.【答案】B
【解析】白天吸收太阳能使Na2SO4·10H2O分解，即太阳能转化为化学能，晚上，Na2SO4·nH2O与(10－n)H2O作用形成Na2SO4·10H2O放出热量，即化学能转化为热能。
12.【答案】D
【解析】吸热反应能使周围环境的温度降低，可用于致冷降温；利用吸热反应C＋CO2===2CO，在钢铁冶炼中可以获得更多的还原剂一氧化碳。
13.【答案】C
【解析】煤燃烧是将化学能转化为热能的过程；化石燃料和植物燃料中的能量均来自太阳能；动物体内葡萄糖被氧化生成二氧化碳，是化学能转化为热能的过程；植物通过光合作用将二氧化碳转化为葡萄糖，是太阳能转化为化学能的过程。
14.【答案】B
【解析】能量守恒是对的，但能被人类利用的能量形成确实有限的，当能量在使用过程中转化成不能再被利用的形成时，对人类来说这部分能源就失去了。
15.【答案】A
【解析】煤、石油、天然气等化石能源是不可再生能源，大力开采不利于开源节流；太阳能的开发利用最节能。
16.【答案】B
【解析】加快化石燃料的开采与使用，只会加剧碳排放；应用高效洁净的能源转换技术，将会有助于改善大气的状况。使用易降解的生物农药，有助于改善我国的食品不安全状况。有利于保护环境；随着农用化学物质源源不断地、大量地向农田中输入，造成有害化学物质通过土壤和水体在生物体内富集，并且通过食物链进入到农作物和畜禽体内，导致食物污染，最终损害人体健康；绿色食品是指少用或不用化肥和农药生产出来的食品。田间焚烧秸秆污染环境，浪费资源，已成为影响人们日常生活的公害。
17.【答案】A
【解析】根据一级能源和二级能源的概念，水力、天然气是一级能源，电能、焦炉气是二级能源，故A项正确。
18.【答案】C
【解析】太阳能是来自太阳的能量；风能是新能源，太阳辐射使各个地区温度不同，因而产生温度差，产生风，故风能是来自太阳的能量；沼气燃烧生成二氧化碳和水，参与光合作用，植物叶等转化成沼气，它是可再生能源。
19.【答案】C
【解析】人类对能源的利用分三个时代，柴草能源时代，化石能源时代，多能源时代。核能、太阳能、氢能属于多能源时代的主要能源。故选C。
20.【答案】D
【解析】煤、石油、天然气均为化石能源，不可再生；氢能是可再生、无污染能源；核能能产生核辐射。
21.【答案】C
【解析】A项，水的电离是吸热过程，故A正确；B项，所有的中和反应都是放热过程，故B正确；C项，电解时将电能转化为化学能，故C错误；D项，固体NH4NO3溶于水是吸热过程，溶液温度降低，故D正确，故选C。
22.【答案】(1)放热 大于 热
(2)吸热 化学 电 化学
【解析】氢气和氧气的混合气体遇火星即发生爆炸生成水是放出的热量太多以至于发生爆炸，由此判断为放热反应，则反应物的总能量要大于生成物的总能量，将化学能转化成热能。而它的逆反应水的高温(电解)分解应为吸热反应，反应物的总能量要小于生成物的总能量，将热(电)能转化成化学能。
23.【答案】(1)AC
(2)发热量高 污染少 原料来源丰富
【解析】水本身并不能燃烧，水分解后生成的氢气才可以燃烧放出热量。而水的分解是吸热反应。在发生吸热反应时，反应物需要吸收能量才能转化为生成物。由题意可知1g氢气比1g汽油燃烧时放热量高得多，且产物只有水，所以氢气是一种发热量高、污染少、原料来源丰富的新型能源。
24.【答案】(1)B (2)顺
【解析】(1)选择的物质应该具有的特点是白天在太阳照射下，某种盐熔化，熔化时单位质量的物质吸收热量应该较多，同时价格不能太高，Na2SO4·10H2O的性价比最高，故选B。(2)因集热器中的水被阳光晒热后密度变小，受到浮力作用沿管向右上方运动，形成顺时针方向流动的水流。
25.【答案】(1)柴草时期 化石能源时期 多能源结构时期
(2)D (3)ABCD
【解析】石油、煤和天然气化石能源，是不可再生能源；生物质能不属于化石能源。
26.【答案】(1)核能、地热能、海洋能 (2)风能 (3)ACD (4)使煤油液滴变为油雾，增大与氧化剂的接触面积，使煤油充分燃烧 (5)H2 催化剂
【解析】煤直接燃烧，会产生严重的污染。因此，发展洁净煤技术、减少污染物的排放，提高煤炭利用率，是非常重要的，其中煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径。调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加大科技投入，加快开发水电、核电和新能源等的步伐就显得尤为重要。最有希望的新能源是太阳能、风能和氢能等，这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为可再生能源，对环境没有污染或污染小。
27.【答案】(1)化学能转化为热能 (2)热能转化为化学能 (3)太阳能转化为化学能 (4)机械能转化为电能
(5)化学能转化为电能
【解析】常见的能量转化形式。
28.【答案】(1)D (2)D (3)C
【解析】石油、煤和天然气化石能源，是不可再生能源；生物质能不属于化石能源。
