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第04讲 燃料燃烧释放的能量与氢燃料的发展前景
【学习目标】
通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：
1.能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题；
2.了解氢燃料的发展前景以及太阳能的应用。
【课前引入】
人类自从学会了用火，便以草、木等作为燃料，利用燃烧放出的热从事各种活动。而后，煤炭、石油等化石燃料相继被开采出来，供人类使用，燃料的更替为人类工业文明的产生和发展奠定了基础。生活中常见的燃料有煤炭、石油、天然气等。
思考：为什么质量相同的不同燃料，完全燃烧后放出的热不相等？
【基础知识】
一、【燃料燃烧释放的能量】
这与燃料的热值有关。热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。研究化学反应中的能量转化，可以帮助我们更深刻地认识化学反应，更好地为生产和生活服务。
观察与思考：观察下面常见物质的热值表，哪种物质热值最高？
物质 煤炭 石油 天然气 氢气
热值/kJ g-1 约33 约48 约56 143
由表中的数据可知，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。但由于氢气在制备、存储、运输、开采成本等方面存在诸多的问题，煤炭、石油等化石燃料仍然是当今较为主要的能源。
观察与思考：如图所示，是近30年来，我国部分年份的能源消费结构。
(1)它呈现什么特点？
(2)在30年间发生了哪些变化？为什么会发生这样的变化？
总结：我国是非常依赖化石燃料的国家，尤其是煤炭，它在我国的能源消费结构中占据了相当大的比例，约为70%，远高于世界平均水平(约28%)。煤炭等化石燃料的燃烧常常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NO2)等有毒有害物质的排放，后两者还能导致酸雨，对环境的破坏非常严重。而且，燃料燃烧过程中，一般只有约1/3的能量可以实现有效转化，其他部分则转化为废热排出或损耗掉，燃料使用效率不高。
解决燃料燃烧中存在的问题的措施：
一是节约现有的能源，尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采，将更多的化石燃料留给后人；
二是提高燃料的使用效率，减少对环境的污染，利用化学方法将化石燃料转化为洁净燃料，如将煤气化转化成煤气，或使煤液化形成液体燃料，降低氧、氮、硫元素含量，减少污染，增大其中氢元素含量，提高燃烧效率；
三是积极开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。
二、【氢燃料的应用前景】
思考：氢气燃烧只生成水，对环境无污染，符合“低碳”原则，是一种非常理想的洁净燃料，但目前氢能的大规模使用受到限制。如何解决氢燃料应用面临的困境？
氢气的热值在普通燃料中是最高的，燃烧1g氢气能释放出143kJ的热，是汽油的3倍多。氢气燃烧的产物只有水，不会产生对环境有害的污染物，是一种洁净燃料。因此，氢气被普遍认为是未来理想的绿色燃料。目前，制氢和储氢已成为全球瞩目的课题。将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性的进展
氢能制备方法
1.矿物燃料制氢
在传统的制氢工业中，矿物燃料制氢是采用最多的方法，并已有成熟的技术及工业装置。其方法主要有重油部分氧化重整制氢，天然气水蒸气重整和煤气化制氢。用蒸汽和天然气作原料的制氢化学反应为用蒸汽和煤作原料来制取氢气的基本反应过程为：虽然目前90%以上的制氢都是以天然气和煤为原料。但天然气和煤储量有限，且制氢过程回对环境造成污染，按照科学发展观的要求，显然在未来的制氢技术中该方法不是最佳的选择。
2.电解水制氢
电解水制氢工业历史较长，这种方法是基于如下的氢氧可逆反应：目前常用的电解槽一般采用压滤式复极结构，或箱式单级结构，每对电解槽压在1.8～20℃之间，制取1m3H2的能耗在4.0~4.5Kwh。箱式结构的优点是装备简单，易于维修，投资少，缺点是占地面积大，时空产率低；压滤式结构较为复杂，优点是紧凑、占地面积，小、时空产率高，缺点是难维修，投资大。随着科学技术的发展，出现了固体聚合物电解质(SPE)电解槽。SPE槽材料易得，适合大批量生产，而且使用相同数量的阴阳极进行H2、O2的分离，其效率比常规碱式电解槽要高，另外，SPE槽液相流量是常规碱式电解槽的1/10，使用寿命约为300天。缺点是水电解的能耗仍然非常高。目前，我国水电解工业扔停留在压滤式复极结构电解槽或单级箱式电解槽的水平上，与国外工业和研究的水平差距还很大。
3.甲烷催化热分解制氢
传统的甲烷裂解制造氢气过程都伴有大量的二氧化碳排放，但近年来，甲烷因热分解制氢能避免CO2的排放，而成为人们研究的热点。甲烷分解1mol氢气需要37.8KJ的能量，排放CO20.05mol。该法主要优点在于制取高纯氢气的同时，制的更有经济价值、易于出场的固体碳，从而不向大气排放二氧化碳，减轻了温室效应。由于基本不产生CO2，被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺。但生产成本不低，如果副产物碳能具有广阔的市场前景，该法将会成为一种很有前途的制氢方法。
4.生物制氢
利用生物制氢技术，可节约不可再生能源，减少黄精污染，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一、生物制氢是利用微生物在常温、常压下以含氢元素物质(包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物及水)为底物进行酶生化反应来制的氢气。迄今为止，以研究报道的产氢生物可分为两大类：光合生物(厌氧光合细菌、蓝细菌和绿藻)和非光合生物(严格厌氧细菌、兼性厌氧细菌和好氧细菌)。
氢燃料的储存：氢气密度小，熔点低，难液化，贮存液氢的容器要求高。科学家正致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)，这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物，在加热时又可释放出氢气。
氢燃料的应用：氢气作为燃料，已有广泛的应用。
例如：发射人造卫星和载人飞船的运载火箭常用液氢作燃料。
又如：我国于1980年研制成功低温条件下也容易发动，对发动机腐蚀作用小的氢动力汽车。
这种零排放、无污染、低噪声、能源可再生、转化效率高的新型轨道交通工具，将给人类文明带来新的机遇。
氢的利用方向总结：氢能的利用方式主要有三种：
(1)直接燃烧；
(2)通过燃烧电池转化为电能；
(3)核聚变。
其中最安全高效的使用方式是通过燃料电池将氢能转化为电能。目前，氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命，并将可能成为21世纪的主要能源。美、欧、日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高度，制定了长期的氢能发展战略。
【知识拓展】
1.氢内燃机
氢内燃机的基本原理于汽油或者柴油内燃机原理一样。氢内燃机是传统汽油内燃机的带小量改动的版本。氢内燃直接燃烧氢，不使用其他燃料或产生水蒸气排出。氢内燃机不需要任何昂贵的特殊环境或者催化剂就能完全做功，这样就不会存在造价过高的为题。现在很多研发成功的氢内燃机都是混合动力的，也就是既可以使用液氢，也可以使用汽油等作为燃料。这样氢内燃机就成了一种很好的过渡产品。例如，在一次补充燃料后不能到达目的地，但能找到加氢站的情况下就使用氢为燃料；或者先使用液氢，然后找到普通加油站加汽油。这样就不会出现加氢站还不普及的时候人们不敢放心使用氢动力汽车的情况。氢内燃机由于其点火能量小，易实现稀薄燃烧，故可在更宽阔的工况内得到较好的燃油经济性。
2.燃料电池
氢能的应用主要通过燃料电池来实现的。氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，它把电能储存起来，需要的时候再释放出来；而氢燃料电池严格的说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。而使用氢燃料电池发电，是将燃烧的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能量转换率可达60%-80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。从本质上看，氢燃烧电池的工作方式不同于内燃机，氢燃烧电池通过化学反应产生电能来推动汽车，而内燃机则是通过燃烧热能来推动汽车。由于燃料电池汽车工作过程不涉及燃烧，因此无机械损耗及腐蚀，氢燃烧电池产生的电能可以直接被用于推动汽车的四轮上，从而省略了机械传动装置。现在，各发达国家的研究者都已强烈意识到氢燃烧电池将结束内燃机时代这一必然趋势，已经开发研究成功氢燃烧电池汽车的汽车厂商包括通用、福特、丰田、奔驰、宝马等国际大公司。
氢能利用安全问题
氢是安全燃料。大量使用实践表明，氢有着安全的使用记录。美国1967~1977年间发生145起氢事故，都是发生在石油精炼、氯碱工业或核电厂中，并未真正涉及能源应用。
国内外用氢经验显示，氢常见事故可归纳为：未察觉的泄漏；阀门故障或泄漏；安全阀失灵；排空系统故障；管道或容器破裂；材料损坏；置换不良、空气或氧气等杂质残留在系统中；氢气排放速率太高；管路接头或波纹管损坏；输氢过程发生撞车或翻车事故。
这些事故需要补充两个条件才能发生火灾，一是火源，二是氢气与空气或氧气的混合物要处于当时、当地的着火或暴震的极限当中，没有这两个条件，不能酿成事故。实际上，严格管理和认真执行操作规程，绝大多数事故是可以避免的。
三、【太阳能及其利用】
大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的10倍左右，这就是光-生物质能的转化。植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光-化学能的转换。
人类直接利用太阳能，有两种常见的方式：
1.光-热转换
这是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等。
2.光-电转换
光-电转换主要用于发电，有两种方式：一种是光-热-电转换方式，另一种是光-电转换方式。
(1)光-热-电转换是利用太阳能发电，一般是由太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。
(2)光-电直接转换是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能。光-电转换的基本装置是太阳能电池，它适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站等方面。
【考点剖析】
考点一：燃料燃烧释放的能量
例1
1．有如下三个热化学方程式：
H2(g)+1/2O2(g)== H2O(g) ΔH=a kJ·mol－1
H2(g)+1/2O2(g)== H2O(l) ΔH=b kJ·mol－1
2H2(g)+O2(g)== 2H2O(l) ΔH=c kJ·mol－1
关于它们的下列表述正确的是( )
A．2b=c B．a、b和c均为正值 C．a=b D．它们都是吸热反应
考点二：氢燃料的应用前景
例2
2．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是

A．氢能属于二次能源
B．图中能量转化的方式至少有6种
C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源
【课堂小练】
3．下列说法正确的是
A．25℃、101kPa时，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等
B．1 mol H2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热
C．已知S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-269.8 kJ/mol，则硫生成SO2的反应热为269.8 kJ/mol
D．25℃、101kPa时，碳的燃烧热为-393.5 kJ/mol
4．下列有关热化学方程式书写及对应表述均正确的是
A．稀醋酸与0.1 mol/L NaOH溶液反应：
B．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量。则
C．已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式：
D．已知，则可知C的燃烧热
5．C、CO、CH4、C2H5OH是常用燃料，1 g上述物质分别完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时，放出的热量依次为32.8 kJ、10.1 kJ、55.6 kJ、29.7 kJ。相同物质的量的这4种燃料完全燃烧，放出热量最多的是
A．C B． CO C． CH4 D．C2H5OH
6．H2是一种很有前途的能源，以水为原料大量制取H2，最理想的途径是
A．利用太阳能直接使水分解为H2
B．以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H2
C．以赤热的Fe和水反应生成H2
D．由热电厂提供电能，利用直流电电解水产生H2
7．氢能是最具前景的清洁能源之一，目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知：2H2(g)+ O2(g)=2H2O(1) H=-571.6kJ·mol-1。下列说法错误的是
A．1mol H2O(l)分解制得1molH2需要吸收571.6kJ的能量
B．氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点
C．贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点
D．利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段
8．下列说法或表示方法中正确的是
A．等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧，后者放出的热量多
B．氢气的燃烧热ΔH=-285.8kJ/mol，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol
C．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) ΔH＜0
D．已知中和反应生成1molH2O时的反应热为-57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3kJ
9．已知反应：① 2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol
② 稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol
下列结论正确的是（ ）
A．碳的燃烧热小于110.5 kJ/mol
B．①的反应热为221 kJ/mol
C．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ 热量
D．②中反应物的总能量高于生成物的总能量
10．下列关于燃烧热的说法正确的是
A．燃烧反应放出的热量就是该反应的燃烧热
B．1mol可燃物发生氧化反应所放出的热量就是燃烧热
C．1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量就是燃烧热
D．101KPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物(C元素变为CO2气体、H元素变为液态H2O等)时所放出的热量就是燃烧热
11．已知氢气和碳燃烧的热化学方程式为：
①2H2（g）+O2（g）=2 H2O（1） ΔH1= -akJ/mol
②H2（g）+ O2（g）=H2O （g） ΔH2= -bkJ/mol
③C（s）+ O2（g）=CO（g） ΔH3 = -ckJ/mol
④C（s）+ O2 （g）=CO2（g） ΔH4= -dkJ/mol
下列说法正确的是
A．c>d B．0.5a>b
C．氢气的燃烧热为ΔH= -bkJ/mol D．CO（g）+O2（g）= CO2（g） ΔH= -（c-d）kJ/mol.
12．下列关于反应能量的说法正确的是
A．若反应A=B △H<0，说明A物质比B物质稳定，分子内共价键键能 A比B大
B．Zn(s)+CuSO4 (aq)==ZnSO4 (aq) +Cu(s) △H= -216 kJ·mol-1。则反应物总能量>生成物总能量
C．101kPa时，2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) △H= -Q kJ·mol-1，则H2的燃烧热为1/2Q kJ·mol-l
D．H+(aq) +OH- (aq)=H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1，含1mol NaOH的氢氧化钠溶液与含0.5mol CH3COOH的醋酸溶液混合后会放出57.3 kJ的热量
【过关检测】
13．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望运用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得，101 kPa时1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是
A．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　 ΔH=+285.8 kJ·mol-1
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　 ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
14．通常人们把拆开 1 mol 某化学键所消耗的能量看作是该化学键的键能。键能的大小可衡量化学键的强弱，也可以估算化学反应的反应热。下表为某些化学键的键能
化学键 N-N O=O N≡N N-H
键能(kJ/mol) 154 500 942 a
已知火箭燃料肼（）的有关化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是（ ）
A．N2比O2稳定
B．N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH=－534 kJ/mol
C．表中的 a＝194
D．图中的 ΔH3=＋2218 kJ/mol
15．已知下列两个热化学方程式：2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) ΔH= -571.6 kJ mol-1，C3H8(g) + 5O2(g)= 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH= -2220 kJ mol-1，下列说法正确的是
A．相同质量H2和C3H8分别完全燃烧，C3H8放出的热量多
B．C3H8 完全燃烧生成1mol H2O(l)放出的热量为555 kJ
C．l mol H2和2 molC3H8 组成的混合气体完全燃烧放出的热量为5011.6 kJ
D．H2和C3H8的混合气体共4mol，完全燃烧时放出3256 kJ热量，则 n(H2)：n(C3H8)=1:1
16．下列热化学方程式中，正确的是
A．甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
B．500℃、30MPa下，将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)放热19.3kJ，其热化学方程式为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH=-571.6kJ·mol-1
17．下列说法正确的是
A．由C(石墨) = C(金刚石) △H=+1.9 kJ·mol-1可知，金刚石比石墨稳定
B．在一定条件下，等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多
C．已知2C(s) + O2(g) = 2CO(g) △H=－221 kJ·mol-1，可知C的标准燃烧热为110.5 kJ·mol-1
D．在一密闭容器中，9.6 g的硫粉与11.2 g的铁粉混合加热，充分反应，生成硫化亚铁17.6 g，放出19.12 kJ的热量，则Fe(s) + S(s) = FeS(s) △H= - 95.6 kJ·mol-1
18．下列六个说法中，正确的有
①已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
②由单质A转化为单质B是一个吸热过程，由此可知单质B比单质A稳定
③X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(g)　ΔH>0，恒温恒容条件下达到平衡后加入X，上述反应的ΔH增大
④已知：
共价键 C—C C=C C—H H—H
键能/(kJ·mol－1) 348 610 413 436
根据上表数据可以计算出C6H6(g)＋3H2(g)→C6H12(g)的焓变
⑤根据盖斯定律，推知在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1 mol CO2固体时，放出的热量相等
⑥25 ℃、101 kPa时，1 mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量为碳的燃烧热
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
19．天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH= kJ·mol 1。相关物质的燃烧热数据如下表所示：
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
燃烧热ΔH/( kJ·mol 1) -1560 -1411 -286
(2)下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量：
物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2
能量/kJ 243 193 151 432 366 298 436
根据上述数据回答问题：按照反应 I2+H2=2HI生成2 mol HI (填“吸收”或“放出”)的热量为 kJ。
20．回答下列问题：
I．已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+l80.5 kJ·mol-1
②C(S)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
(1)上述反应中属于放热反应的是 (填序号，下同)，属于吸热反应的是 。
(2)24 g固体碳粉完全燃烧生成CO2放出热量 kJ。
(3)已知NO和CO完全反应产生CO2和N2，请写出该反应的热化学方程式
Ⅱ．某温度时，在一个2 L的恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题：
(4)化学方程式为 ，从反应开始到2 min，v(X)= 。
(5)t为2 min时的压强是开始时压强的 倍。
(6)下列说法中正确的是 (填选项)。
A．2v(X)=v(Z)
B．反应过程中，容器内压强先减小后不变
C．t=2 min时，X，Y的转化率相等
D．反应过程中，容器内混合气体的密度一直保持不变
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】A．由H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=b kJ mol-1，2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=c kJ mol-1，反应热的数值与化学方程式前面的系数成正比，则c=2b，故A正确；
B．放热反应的焓变为负值，△H＜0，则a、b和c均为负值，故B错误；
C．反应物相同时，生成物为气态水，本身的能量高，放出的热量小，生成物为液态水，本身的能量低，放出热量多，故C错误；
D．燃烧为放热反应，均为氢气的燃烧反应，则都是放热反应，故D错误；
答案为A。
2．C
【分析】二次能源是经过转换后利用的能量。燃料电池是将化学能转化为电能，太阳能电池是将太阳能转化为电能。
【详解】A．氢能属于二次能源，A项正确；
B．图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能向光能的转化，B项正确；
C．太阳能电池的供电原理与燃料电池不同，C项错误；
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。
故选C。
3．A
【详解】A．燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量，与燃烧的物质的多少无关，故25℃、101kPa时，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等，A正确；
B．燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量，常温下H2O的稳定状态是液态，所以1 mol H2完全燃烧生成H2O(g)时放出的热量不能叫H2的燃烧热，B错误；
C．由S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-269.8 kJ/mol，反应为放热反应，则硫反应生成SO2的反应热为-269.8 kJ/mol，C错误；
D．C由金刚石、石墨等多种单质，不同状态的物质所含有的能量不同，由于未指明是碳元素的哪种单质，因此不能笼统的说碳的燃烧热的多少，D错误；
故合理选项是A。
4．B
【详解】A．醋酸是弱酸，主要以电解质分子存在，不能写成H+，因此不能用该热化学方程式表示反应热，A错误；
B．Fe与S混合加热反应产生FeS，反应方程式为Fe+SFeS。9.6 g硫粉的物质的量是0.3 mol，11.2 g铁粉物质的量是0.2 mol，二者反应时物质的量的比是1：1，故应以不足量的Fe为标准，反应产生0.2 mol FeS，放出热量是19.12 kJ，则反应产生1 mol FeS时放出热量为Q=，故Fe与S反应产生FeS的热化学方程式为： ，B正确；
C．1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，2 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为571 kJ，则2 mol水分解变为H2、O2是H2燃烧的逆过程，故，C错误；
D．燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量，C的稳定氧化物是CO2气体，故不能根据该热化学方程式确定C的燃烧热，D错误；
故合理选项是B。
5．D
【详解】A．1 g C完全燃烧生成CO2(g)放出热量是32.8 kJ，1 mol C质量是12 g，则1 mol C完全燃烧生成CO2(g)放出热量Q=32.8 kJ×12=393.6 kJ；
B．1 g CO完全燃烧生成CO2(g)放出热量是10.1 kJ，1 mol CO质量是28 g，则1 mol CO完全燃烧生成CO2(g)放出热量Q=10.1 kJ×28=282.8 kJ；
C．1 g CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出热量是55.6 kJ，1 mol CH4质量是16 g，则1 mol CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出热量Q=55.6 kJ×16=889.6 kJ；
D．1 g C2H5OH完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出热量是29.7 kJ，1 mol C2H5OH质量是46 g，则1 mol C2H5OH完全燃烧生成CO2(g) 和H2O(l)时放出热量Q=29.7 kJ×46=1366.2 kJ；
可见：等物质的量的C、CO、CH4、C2H5OH四种物质完全燃烧，放出热量最多的是C2H5OH，故合理选项是D。
6．A
【详解】A．直接用太阳能使水分解制氢气，高效、廉价、无污染，A正确；
B．用焦炭和水反应，需要消耗大量能源，B错误；
C．用赤热的铁和水反应，需要消耗大量能源，C错误；
D．电解水需要消耗大量能源，D错误；
故选A。
7．A
【详解】A．由热化学方程式计算可知，1mol H2O(l)分解制得1molH2需要吸收285.8kJ的能量，A错误。
B．氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点，B正确；
C．贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点，C正确；
D．利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段，能够节省能源，D正确；
故选A。
8．D
【详解】A．硫蒸气变化为硫固体为放热过程，则等量的硫蒸气和硫固体在氧气中分别完全燃烧，放出热量硫蒸气多，故A不符合题意；
B．在101kpa时，1molH2完全燃烧，生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式表示为：H2(g)+O2(g)═H2O(l)；ΔH=-285.8kJ/mol，故B不符合题意；
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，则Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) ΔH＞0，故C不符合题意；
D．中和热是强酸强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出的热量，浓硫酸溶于水放热，将含1molNaOH的溶液和含0.5molH2SO4的浓硫酸混合，放出的热量大于57.3kJ，故D符合题意；
答案选D。
9．D
【详解】A．在反应①中，碳没有完全燃烧，由于反应产物CO还能继续燃烧，所以碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol，A不正确；
B．从反应“2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol”可以看出，①的反应热为-221 kJ/mol，B不正确；
C．醋酸为弱酸，电离时吸收热量，所以稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水时，放出热量小于57.3 kJ，C不正确；
D．从②中反应“H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol”可以看出，反应放热，则反应物的总能量高于生成物的总能量，D正确；
故选D。
10．D
【详解】A．可燃物燃烧可以是完全燃烧也可以是不完全燃烧，而燃烧热必须是完全燃烧放出的热量，选项A错误；
B．燃烧热是1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量，一般H→H2O（l），C→CO2（g），S→SO2（g），选项B错误；
C．燃烧热是1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量，选项C错误；
D．时，纯物质完全燃烧生成指定产物(C元素变为CO2气体、H元素变为液态H2O等)时所放出的热量就是该物质的燃烧热，选项D正确。
答案选D。
11．B
【详解】A．③碳不完全燃烧，放热少，c＜d，错误；
B．水由液体变成气体要吸热，所以0.5 a＞b，B正确；
C．氢气的燃烧热是指1mol氢气燃烧生成液态水时放出的能量，氢气的燃烧热为△H=-akJ·mol－1，C错误；
D．④—③得：CO(g) +O2(g)= CO2(g)，ΔH=ΔH4-ΔH3=-(d-c)kJ·mol－1，D错误；
答案选B。
12．B
【详解】A．反应A=B 　△H<0为放热反应，反应物A的能量比生成物B的能量高，物质的能量越低越稳定，所以B物质稳定，物质越稳定分子内的键能越大，所以分子内共价键键能A比B小，A错误；
B．当反应物总能量＞生成物总能量时，反应是放热反应，即△H＜0，B正确；
C．燃烧热是1mol的物质完全燃烧，产生稳定的氧化物时所放出的能量，计算H2燃烧热时应用生成液态水的热化学方程式，C错误；
D．强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水时，放出57.3 kJ的热量，用热化学方程式表示为：H+(aq) +OH- (aq)=H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1，氢氧化钠溶液醋酸溶液混合后，由于CH3COOH是弱电解质，在反应的同时还存在着电离，而电离要吸收热量，含1mol NaOH的氢氧化钠溶液与含0.5mol CH3COOH的醋酸溶液混合后只能生成0.5mol水，放出热量小于57.3 kJ，D错误。
答案选B。
13．D
【详解】A．H2燃烧放出热量，反应热ΔH<0，A错误；
B．101 kPa时1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量，则2 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ×2=571.6 kJ的热量，水由液态变为气态吸收热量，则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)时放出的热量小于571.6 kJ，B错误；
C．1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2放出890.3 kJ的热量，水由液态变为气态吸收热量，1 mol CH4完全燃烧生成气态水和CO2放出的热量小于890.3 kJ，C错误；
D．1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2放出890.3 kJ的热量，则其相应的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1，D正确；
故合理选项是D。
14．C
【详解】A．N≡N的键能为942 kJ/mol，O=O 的键能为500kJ/mol，所以N2比O2稳定，A正确；
B．从图中可以看出，反应物为N2H4(g)＋O2(g)，生成物为N2(g)＋2H2O(g)，ΔH=－534 kJ/mol，B正确；
C．利用ΔH3建立有关a的等量关系，即ΔH3=154+4a+500=2218，a＝391，C错误；
D．图中的 ΔH3=2752kJ/mol-534kJ/mol=＋2218 kJ/mol，D正确；
故选C。
15．B
【详解】A．相同质量H2和C3H8分别完全燃烧，H2放出的热量多，A不正确；
B．C3H8 完全燃烧生成1mol H2O(l)放出的热量为kJ=555 kJ，B正确；
C．l mol H2和2 molC3H8 组成的混合气体完全燃烧放出的热量为(+2×2220) kJ=4725.8 kJ，C不正确；
D．H2和C3H8的混合气体共4mol，若n(H2)：n(C3H8)=1:1，则完全燃烧时放热一定大于3256 kJ，D不正确；
故选B。
16．AD
【分析】燃烧热指在25C°、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物产物时所放出的热量；稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量叫做中和热，据此回答问题。
【详解】A．甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1，要生成液态水，甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.3kJ·mol-1，A正确；
B．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，由于反应为可逆反应，则1molN2完全反应放热大于38.6kJ，其热化学反应方程式为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H＜-38.6 kJ/mol，B错误；
C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1，而H2SO4和Ca(OH)2反应时除了生成水外、析出微溶物硫酸钙也会放出热量、当然其中和热的衡量标准也是生成的水为1mol，则其中和热ΔH≠2×(-57.3)kJ·mol-1，也ΔH≠-57.3kJ·mol-1，C错误；
D．在101kPa时，2gH2的物质的量为1mol，完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H=-571.6kJ·mol-1，D正确；
答案为AD。
17．D
【详解】A. 物质所具有的能量越低越稳定，因C(石墨) = C(金刚石) △H=+1.9 kJ·mol-1可知，石墨的能量比金刚石的低，则石墨比金刚石稳定，A项错误；
B. 在一定条件下，等物质的量的硫蒸气的能量比硫固体的能量高，则两者分别完全燃烧，前者放出的热量多，B项错误；
C. 燃烧热是在25°C，101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，已知2C(s) + O2(g) = 2CO(g) △H=－221 kJ·mol-1，产物CO不是C的稳定氧化物，则不能求出标准燃烧热，C项正确；
D. 密闭容器中，9.6g硫粉物质的量==0.3mol，与11.2g铁粉物质的量= = 0.2mol，混合加热生成硫化亚铁17.6g时，硫过量，放出19.12kJ 热量，所以1mol铁反应放热=19.12kJ ×=95.6kJ，热化学方程式为Fe(s)+S(s)═FeS(s)△H=-95.6kJ．mol-1，D项正确；
答案选D。
【点睛】A选项是常考点，要理解等量的同种物质气态时能量最高，液态次之，固态最小。能量越高燃烧放出热量越多，如等质量的固体硫和硫蒸气，气态硫具有的能量高，燃烧放出的热量多，得出结论。
18．A
【详解】分析：①根据燃烧热的概念(25℃，101kPa时1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量)分析判断①和⑥的正误；②根据能量越高越不稳定分析判断；③根据反应热与平衡移动无关分析判断；④根据苯环中不存在碳碳双键和碳碳单键分析判断；⑤根据金刚石与石墨的结构不同分析判断。
详解：①燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，氢气燃烧生成液态水，由热化学方程式可知，氢气的燃烧热＜-241.8kJ mol-1，故错误；②单质A转化为单质B是一个吸热过程，则B的能量比A的高，能量越高越不稳定，故错误；③一定条件下，反应热与平衡移动无关，与化学计量数与物质的状态有关，故错误；④反应热=反应物总键能-生成物总键能，由于苯环中不存在碳碳双键，不能计算反应热，故错误；⑤金刚石与石墨的结构不同，能量不相同，在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1molCO2固体时，放出的热量不相等，故错误；⑥碳的燃烧热指：25℃，101kPa时，1mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量，故正确，正确的只有1个，故选A。
点睛：本题考查燃烧热、反应热有关计算、热化学方程式等，注意对概念与热化学方程式的理解。本题的易错点为③，平衡移动影响放出的热量，但热化学方程式焓变不变。
19．(1)+137
(2) 放出 9
【详解】（1）(1)根据C2H6(g)、C2H4(g)、H2(g)的燃烧热，可得燃烧的热化学方程式：①C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)，ΔH=-1560 kJ/mol；②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)，ΔH=-1411 kJ/mol；③H2(g)+O2(g)=H2O(l)，ΔH=-286 kJ/mol，根据盖斯定律，将①-(②+③)，C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH=+137 kJ/mol。
（2）反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差，则根据键能表格数据可知：断裂1 mol H2中的H-H键和1 mol I2中的I-I键需吸收能量436 kJ+151 kJ=587 kJ，形成2 mol HI中的H-I键放出能量为298 kJ×2=596 kJ，吸收587 kJ＜放出596 kJ，因此反应为放热反应，反应放出热量为Q=596 kJ-587 kJ=9 kJ。
20． ②③ ① 787 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H=-746.5 kJ/mol 3X+Y 2Z(或 3X(g)+Y(g) 2Z(g)) 0.075 mol·L-1·min-1 0.9 BD
【详解】I．(1)根据热化学方程式可知：在上述反应中属于放热反应的是②③，吸热反应是①；
(2)24 g C的物质的量是n(C)=。根据②的方程式可知每1 mol C完全反应产生CO2气体时会放出393.5 kJ的热量，则2 mol C完全燃烧产生CO2气体时放出热量Q=393.5 kJ/mol×2 mol=787 kJ；
(3)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+l80.5 kJ·mol-1
②C(S)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
根据盖斯定律，将②×2-③-①，整理可得：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H=-746.5 kJ/mol；
Ⅱ．(4)根据图示可知：随着反应的进行，X、Y物质的量逐渐减少，Z的物质的量逐渐增大，说明：X、Y是反应物，Z是生成物，到2 min时，各种物质都存在，且其物质的物质的量不再发生变化，说明该反应为可逆反应，在2 min内X、Y、Z的物质的量变化值为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol，X、Y、Z改变的物质的量的比是3：1：2，故该反应的化学方程式为：3X(g)+Y(g) 2Z(g) (或3X+Y 2Z)；
从反应开始到2 min时，X消耗0.3 mol，容器的容积是2 L，故v(X)=；
(5)在容器容积不变时，气体的物质的量的比等于容器被气体的压强之比。在反应开始时n(开始)=1.0 mol+1.0 mol=2.0 mol，在平衡时，n=0.7 mol+0.9 mol+0.2 mol=1.8 mol，所以压强比；
(6)A．用不同物质表示反应速率时，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，则2v(X)=3v(Z)，A错误；
B．该反应的正反应是气体体积减小的反应，随着反应的进行，气体物质的量减少，气体压强减小，当反应达到平衡时，气体物质的量不变，气体的压强不变，B正确；
C．在2 min时，△n(X)：△n(Y)=0.3：0.1=3：1，反应开始时n(X)：n(Y)=1：1，故2 min时X，Y的转化率不相等，C错误；
D．反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，反应混合物都是气体，气体的质量不变，则容器中气体的密度始终不变，D正确；
故合理选项是BD。
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