2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业3 燃烧热
A级 必备知识基础练
题组1.燃烧热的理解及应用
1.(2024·湖北鄂东南名校检测)化学燃料是现阶段火箭的主要动力来源,从能量密度(单位质量的燃料提供的能量)角度考虑,最适合作为火箭推进剂的是( )
A.液氧-液态甲烷(燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1)
B.液氧-液氢(燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1)
C.液氧-煤油(煤油的热值为4.6×104 kJ·kg-1)
D.液氧-液氨(燃烧热ΔH=-316 kJ·mol-1)
2.以下几个热化学方程式中能表示燃烧热的是( )
A.C(s)+O2(g) ===CO(g)
ΔH=-110.5 kJ·mol-1
B.C8H18(l)+O2(g) ===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5 518 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.H2(g)+O2(g) ===H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1
3.分析表中的四个热化学方程式,判断氢气和丙烷的燃烧热分别是( )
H2(g) ①2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH=-482.6 kJ·mol-1
C3H8(l) ③C3H8(l)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 013.8 kJ·mol-1 ④C3H8(l)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 221.5 kJ·mol-1
A.571.6 kJ·mol-1,2 221.5 kJ·mol-1
B.241.3 kJ·mol-1,2 013.8 kJ·mol-1
C.285.8 kJ·mol-1,2 013.8 kJ·mol-1
D.285.8 kJ·mol-1,2 221.5 kJ·mol-1
4.已知在25 ℃、1.01×105 Pa下,1 mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.甲所具有的总能量小于丙
B.可用上图中的数据计算出氢气的燃烧热
C.热化学方程式为2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH=-490 kJ·mol-1
D.乙→丙的过程中若生成液态水,释放的能量将小于930 kJ
题组2.燃烧热的相关计算
5.油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g) ===57CO2(g)+52H2O(l)。已知燃烧1 kg油酸甘油酯生成CO2(g)和H2O(l)时可释放出热量3.8×104 kJ,则油酸甘油酯的燃烧热ΔH为( )
A.3.8×104 kJ·mol-1
B.-3.8×104 kJ·mol-1
C.3.4×104 kJ·mol-1
D.-3.4×104 kJ·mol-1
6.乙醇是重要的燃料,燃烧时的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1,则18.4 g乙醇完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)产生的热量为( )
A.273.36 kJ B.546.72 kJ
C.136.68 kJ D.683.40 kJ
7.25 ℃、101 kPa下,充分燃烧一定量丁烷(C4H10)气体生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量为Q kJ,用5 mol·L-1的KOH溶液400 mL完全吸收生成的CO2,并恰好全部转化生成正盐(K2CO3),则丁烷的燃烧热ΔH为( )
A.-16Q kJ·mol-1 B.-8Q kJ·mol-1
C.-4Q kJ·mol-1 D.-2Q kJ·mol-1
8.已知:①C(s)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1;②2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1。现有0.2 mol的炭粉和氢气组成的混合物,此混合物在氧气中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(g),共放出63.53 kJ热量,则该混合物中C与H2的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.3∶2
B级 关键能力提升练
9.已知25 ℃和101 kPa条件下:①1.00 g CH4(g)完全燃烧生成液态水和CO2(g),放出55.6 kJ热量;②2.00 g C2H2(g)完全燃烧生成液态水和CO2(g),放出99.6 kJ热量。下列说法不正确的是( )
A.CH4(g)的燃烧热ΔH1=-889.6 kJ·mol-1,C2H2(g)的燃烧热ΔH2=-1 294.8 kJ·mol-1
B.CH4(g)和C2H2(g)的燃烧热大小关系:ΔH1>ΔH2
C.等量的C2H2(g)完全燃烧生成水蒸气和CO2(g)放出的热量比生成液态水和CO2(g)放出的热量多
D.分别燃烧等物质的量的CH4(g)和C2H2(g)生成液态水和CO2(g),C2H2(g)放出的热量多
10.已知:碳(石墨)的燃烧热ΔH=-394 kJ·mol-1;2C(石墨,s)+O2(g) ===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1。常温常压下,4.8 g碳(石墨)在一定量的氧气中燃烧,反应完成后碳无剩余,共放出100 kJ的热量,则燃烧后的产物是( )
A.CO2 B.CO
C.CO2和CO D.无法确定
11.已知:①CO(g)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g) ===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.通常状况下,H2(g)的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1
B.由①可知,1 mol CO(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol CO2(g),可放出283.0 kJ的热量
C.可用下图表示2CO2(g) ===2CO(g)+O2(g)反应过程中的能量变化关系
D.分解1 mol H2O(g),其反应热为-241.8 kJ·mol-1
12.一定条件下,热化学方程式如下:
①2KNO3(s) ===2KNO2(s)+O2(g) ΔH=+58 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-94 kJ·mol-1
为提供分解1 mol KNO3(s)所需的能量,理论上需完全燃烧C(s)的物质的量为( )
A. mol B. mol
C. mol D. mol
C级 学科素养拔高练
13.研究化学反应中的能量变化对生产、生活有重要的意义。
(1)已知:常温下,1.5 g C2H6(g)在足量氧气中完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放出78.0 kJ热量。
①请写出该反应的热化学方程式: 。
②若C2H6(g)完全燃烧生成液态水和CO2(g)放出312 kJ热量,则反应中转移电子为 mol。
(2)硫与硫的氧化物转化过程中能量变化如图所示:
①表示S(s)的燃烧热的热化学方程式为 。
②若有9.6 g硫粉完全反应生成SO2(g),则放出热量为 kJ。
(3)在一定条件下,CH4和CO的燃烧的热化学方程式分别为
CH4(g)+2O2(g) ===2H2O(l)+CO2(g) ΔH=-890 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g) ===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
一定量的CH4和CO的混合气体完全燃烧时,放出的热量为262.9 kJ,生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收,可得到50 g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比为 。
分层作业3 燃烧热
1.B 解析 由燃料的燃烧热可知,1 g液态甲烷、液氢、煤油、液氨完全燃烧放出的热量分别为×890.3 kJ·mol-1≈55.6 kJ、×285.8 kJ·mol-1=142.9 kJ、4.6×104 kJ·kg-1=46 kJ·g-1、×316 kJ·mol-1≈18.6 kJ,则相同质量时液氢燃烧放热最多,故B项符合题意。
2.B 解析 A项,C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g),故其反应热不能表示燃烧热;B项,符合燃烧热的定义;C项,H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l),但由于其反应热表示的是2 mol H2完全燃烧时的热量变化,故不能表示燃烧热;D项,H2虽然是1 mol,但其生成H2O(g),而不是H2O(l),故对应的反应热不能表示H2的燃烧热。
3.D 解析 根据燃烧热的定义可知,D项符合题意。
4.C 解析 由已知能量变化图可得,H2(g)+O2(g) ===H2O(g) ΔH=(436+249-930) kJ·mol-1=-245 kJ·mol-1,即甲到丙属于放热反应,即甲具有的总能量大于丙,A错误;表示氢气燃烧热的热化学方程式中氢气对应的产物为液态水,但图中表示的是气态水的数据,故无法求算氢气的燃烧热,B错误;结合A项分析可得,热化学方程式为2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH=-245 kJ·mol-1×2=-490 kJ·mol-1,C正确;乙→丙的过程中生成气态水时,释放930 kJ的能量,气态水转变为液态水会继续释放能量,则生成液态水时释放的能量将大于930 kJ,D错误。
5.D 解析 根据题意可知,燃烧1 kg油酸甘油酯生成CO2(g)和H2O(l)释放出热量3.8×104 kJ,则燃烧1 mol油酸甘油酯生成CO2(g)和H2O(l)释放出的热量为≈3.4×104 kJ,从而可得油酸甘油酯的燃烧热ΔH=-3.4×104 kJ·mol-1。
6.B 解析 根据热化学方程式可知,1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量为1 366.8 kJ。18.4 g C2H5OH的物质的量为0.4 mol,则完全燃烧生成液态水产生的热量为1 366.8 kJ·mol-1×0.4 mol=546.72 kJ。
7.C 解析 根据题意可知,用5 mol·L-1的KOH溶液400 mL完全吸收生成的CO2,可恰好全部转化生成正盐(K2CO3),利用化学方程式分析:
CO2 + 2KOH===K2CO3+H2O
1 mol 2 mol
x 5×0.4 mol
解得x=1 mol,即丁烷燃烧生成的二氧化碳为1 mol,则燃烧的丁烷的物质的量为0.25 mol,结合题意可知,1 mol丁烷燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量为4Q kJ,则丁烷的燃烧热ΔH=-4Q kJ·mol-1。
8.A 解析 由题给信息可知,燃烧1 mol C(s)和1 mol H2(g)[生成H2O(l)]放出的热量分别为393.5 kJ·mol-1、241.8 kJ·mol-1。设C(s)和H2(g)的物质的量分别为n(C)、n(H2),则有n(C)+n(H2)=0.2 mol,混合物在氧气中完全燃烧共放出63.53 kJ的热量,则有n(C)×393.5 kJ·mol-1+n(H2)×241.8 kJ·mol-1=63.53 kJ,综合上述两式可得:n(C)=0.1 mol,n(H2)=0.1 mol,故C(s)和H2(g)的物质的量之比为0.1 mol∶0.1 mol=1∶1。
9.C 解析 根据燃烧热的定义及题给数据计算燃烧热,CH4(g)的燃烧热ΔH1=-55.6×16 kJ·mol-1=-889.6 kJ·mol-1;C2H2(g)的燃烧热ΔH2=-99.6 kJ·mol-1×=-1 294.8 kJ·mol-1,A正确。燃烧热(ΔH)均为负值,结合A项分析可知CH4(g)和C2H2(g)的燃烧热大小关系:ΔH1>ΔH2,B正确。物质的量相等时,水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量,故等量的C2H2(g)完全燃烧生成水蒸气和CO2(g)放出的热量比生成液态水和CO2(g)放出的热量少,C错误。完全燃烧1 mol CH4(g)和1 mol C2H2(g),放出的热量分别为889.6 kJ、1 294.8 kJ,故燃烧等物质的量的CH4(g)和C2H2(g)生成液态水和CO2(g),C2H2(g)放出的热量多,D正确。
10.C 解析 4.8 g碳(石墨)的物质的量为0.4 mol,若完全燃烧生成CO2(g),则放出的热量为0.4 mol×394 kJ·mol-1=157.6 kJ;若不完全燃烧生成CO(g),则放出热量为0.4 mol×110.5 kJ·mol-1=44.2 kJ,实际上0.4 mol碳燃烧放出热量为100 kJ,介于44.2~157.6 kJ之间,故碳(石墨)燃烧后的产物是CO和CO2的混合物。
11.B 解析 H2(g)的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成H2O(l)放出的热量,②中生成H2O(g),故H2(g)的燃烧热不是ΔH=-241.8 kJ·mol-1,A错误;由①可知,2CO2(g) ===2CO(g)+O2(g)的ΔH=+566.0 kJ·mol-1,C错误;分解1 mol H2O(g)要吸收热量,由②可知,其反应热ΔH=+241.8 kJ·mol-1,D错误。
12.B 解析 根据KNO3(s)分解的反应可知,1 mol KNO3(s)分解所需能量为 kJ;1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出能量为94 kJ,故分解1 mol KNO3(s)理论上需完全燃烧C(s)的物质的量为 mol。
13.答案 (1)①C2H6(g)+O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 560 kJ·mol-1 ②2.8
(2)①S(s)+O2(g) ===SO2(g) ΔH=-296.7 kJ·mol-1 ②89.01
(3)2∶3
解析 (1)①1.5 g C2H6(g)在足量氧气中完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放出78.0 kJ热量,则1 mol C2H6(g)反应放出热量为78.0 kJ×=1 560 kJ,可得热化学方程式:C2H6(g)+O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 560 kJ·mol-1。②1 mol C2H6(g)完全燃烧放出1 560 kJ热量,若C2H6(g)完全燃烧生成液态水和CO2(g)放出312 kJ热量,则消耗C2H6(g)为 mol=0.2 mol,故反应中转移电子为0.2 mol×[+4-(-3)]×2=2.8 mol。
(2)①由图可知,2 mol S (s)与3 mol O2(g)的能量比2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)的能量高791.4 kJ-198 kJ = 593.4 kJ,则1 mol S(s)完全燃烧生成SO2(g)放出的热量为296.7 kJ,故表示S(s)的燃烧热的热化学方程式为S(s)+O2(g) ===SO2(g) ΔH=-296.7 kJ·mol-1。②1 mol S(s)完全燃烧生成SO2(g)放出热量为296.7 kJ,9.6 g硫粉的物质的量为0.3 mol,故反应放出热量为296.7 kJ·mol-1×0.3 mol=89.01 kJ。
(3)50 g白色沉淀是CaCO3,其物质的量为0.5 mol;设CH4和CO的物质的量分别为x、y,燃烧放出的热量为262.9 kJ,则有x×890 kJ·mol-1+y×283 kJ·mol-1=262.9 kJ;据碳元素守恒可得:x+y=0.5 mol,联立两式可得:x=0.2 mol,y=0.3 mol。根据阿伏加德罗定律可知,相同温度和压强下,气体的体积之比等于其物质的量之比,则有V(CH4)∶V(CO)=n(CH4)∶n(CO)=0.2 mol∶0.3 mol=2∶3。
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