燃料的合理利用-上海市高二化学考点归纳与测试（沪科版选择性必修1）原卷版

考点03燃料的合理利用

【核心考点梳理】

一、燃烧热与中和热、溶解热

1、燃烧热和中和热

（1）燃烧热：在lOlkPa时，Imol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

注意：①书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧Imol物质为标准来配平其余物质的化学计

量数。

②燃烧产物必须是稳定的氧化物。

（2）中和热：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成Imol水时的反应热。

注意：①对于强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热基本上是相等的，都约是57.3kJ/mol。

②强碱和弱酸、或弱碱和强酸的稀溶液反应，中和热一般小于57.3kJ/moL因为弱电解质

电离吸热。

③总和反应的实质是H+和OH化合生成H2O,若反应过程中有其他物质申城，这部分反应

热不在中和热内。

2、热值

生活中使用的各种燃料，如煤气、液化气、汽油等都是混合物，相同质量的燃料因物质组分不同，

完全燃烧后放出的热量也不相等，人们通常会用热值来表示放出的热量。lOOkPa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。

表1.2一些燃料的组分及热值

燃料主要成分热值

50MJ•kg-

天然气CH4

管道煤气旦、co16MJ-m-3

液化气度的混合物（碳原子数为3~4）47MJ,kg-1或109MJ,m-3

汽油煌的混合物（碳原子数为5〜11）46MJ•kg-

柴油度的混合物（碳原子数为15—18）43MJ•kg-1

煤碳29MJ•kg-1

3、溶解热

（1）概念

指在一定温度及压力下（通常是温度为298K,压力为lOlkPa的标准状况），Imol的溶质溶解在大体

积的溶剂时所发出或吸收的热量。

有些物质溶解时明显要放热，例如NaOH、浓H2SO4,有些明显要吸热，例如NH4NO3、NH4C1O

(2)原理

溶解通常有两个过程一一扩散过程和水合过程，扩散过程吸热、水合过程放热，溶解时的能量变化取

决于两者的相对大小。

二、燃料的充分燃烧和利用

1.燃料充分利用的意义：

世界各国所需的燃料几乎全部来自化石燃料，而在自然界经历几百万年才形成的化石燃料，极有可

能在几百年内全部被耗尽。故充分利用燃料，节约能源具有非常重要的意义。

另外，大量使用化石燃料：(1)能引起温室效应；(2)煤燃烧排放二氧化硫，导致酸雨；(3)煤燃烧会产

生大量的烟尘；(4)会造成化石燃料蕴藏量的枯竭。所以，如何节约能源，提高能源的利用率和减少污染

是世界各国能源研究的主要目标之一。

2.燃烧充分利用的方法：(1)燃料充分燃烧。(2)热能充分利用。

3.使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。

4.使热能充分利用的方法：

(1)利用余热。如在灶具上增加一个利用余热加热水的装置。

(2)防止热量损失。如在燃料燃烧时加一个挡风罩。

(3)进行热交换。工厂里常用热交换器将化学反应放出的热量加热反应物或加热生活用水等。

5.新能源的开发措施主要有两个方面：

(1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约煤气资源；

(2)加快开发水电、热电和新能源。其中最有希望的是太阳能、燃料电池、风能和氢能。

【核心归纳】

1、燃烧热的测定

2cH30H⑴+3O2(g)

I放热

1A2/=-1454kJ,mol-1

《F2cO,(g)+4H,O⑴……

--------------------------(生成物

甲醇的燃烧热

2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)AH=1454Kj/mol

书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧Imol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，燃

烧产物必须是稳定的氧化物，例如甲醇燃烧得到的产物必须二氧化碳与液态水，中间产生任何可

以被继续燃烧的物质，则该反应不能被称为燃烧热。

2、

提高燃料的利用率也是有效提高能源转化效率的重要方面。工业上常把固体燃料粉碎，把液体燃

料喷成雾状，以增加燃料跟空气的接触面积，使燃料尽可能充分燃烧。

燃料充分燃烧过程中要有足量的空气。当然，空气也不是越多越好，因为通入过多的空气会带走一部分

热能，造成能量损失。为了充分利用燃料释放的热能，除了要使燃料尽量完全燃烧外，还可通过改进设

备、利用余热、防止热损失等方法来实现。

3、热交换系统

热交换就是工业上充分利用热能的常见方法，热交换器是提高热交换效率的一种备，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。在工业生产中，常利用热交换原

理，使一种反应物放出的热能用于加热另一种反应物。止匕外，工厂也会利用化学反应中放出的热能来加

热冷水，满足热水需求。

温度较IWI--U'i

的气体

热交换器示意图

【必备知识基础练】

1.下列说法正确的是()

A.甲烷燃烧热的数值为890.3kJ-mori,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=

-1

CO2(g)+2H20(g)AH=-890.3kJ-mol

B.500冤、30Mpa下，将0.5mol电和1.5mol也置于密闭的容器中充分反应生成Na,放热19.3kJ,

5Ps

其热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)°——2NH3(g)AH=—38.6kJ/mol

C.已知25久、lOlKPa条件下：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)AH=-284.9kJ/mol,4Al(s)+

203(g)=2A1203(S)AH=-319.1kJ/mo1,则O3比02稳定

D.已知lmol金刚石转化为石墨，要放出1.895KJ的热能，1g石墨完全燃烧放出的热量比1g金刚石完全

燃烧放出的热量少

2.下列关于热化学反应的描述中正确的是

A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B.lmol甲烷完全燃烧生成水蒸气和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热

1

C.CO(g)的燃烧热是283.0kJ,molT,则:2CO2(g)=2C0(g)+02(g)AH=+566.0kJ-moP

D.HC1和NaOH反应的中和热AH=-57.3kJ-mol-1,则H2sO4和Ca(0H)2反应的中和热AH=2X

(—57.3)kJ-mol-1

3.合理利用燃料，减小污染符合“绿色化学”理念，下列关于燃料的说法正确的是

A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料

B.通入大大过量的空气使燃料充分燃烧，从而达到充分利用热能的目的

C.燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用

D.S(s)的燃烧热为akj-mol-】，则表示S(s)燃烧热的热化学方程式为S(s)+|()2(g)=SO3Q)AH=

—akj-mol-1

4.合理利用燃料，减小污染符合“绿色化学”理念，下列关于燃料的说法正确的是()

A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料

B.通入大大过量的空气使燃料充分燃烧，从而达到充分利用热能的目的

C.燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用

D.甲烷是比较洁净的燃料，标准燃烧热为-890.3kJ-molT,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示

1

为CH4(g)+2C)2(g)=2c02(g)+2H20(g)AH=-890.3kJ-mor

【关键能力提升练】

1.下列化学用语的相关表述正确的有()

A.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)AH=-akj/mol,故1molNaOH固体与足量的稀盐酸反应，放出热

量为akJ

B.因C11SO4-5H2O(S)=CuS04(s)+5H2O(1)AH=+bkj/mol,故1molCuSO^s)溶于水时，放出热量

bkj

C.因氢气的燃烧热为ckj/mol,故电解水的热化学方程式为：2H2。(1)=2H2(g)+02(g)AH=+ckj/

mol

D.因N2g+3H2(g)U2NH3(g)AH=-dkj/mol,故在某容器中投入lmolN2与3m0IH2充分反应后,

放出热量小于dkJ

下列说法不正确的是()

2.A.由于反应的情况不同，反应热可分为燃烧热、中和热、溶解热等

B.化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化，并伴随能量的转化

C.现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等

D.破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，以下既有反应

热又有溶解热且都是吸热的是()

A.浓硫酸与NaOH溶液B.KNO3加入水中

C.NH4NO3加入水中D.CaO加入水中

【学科素养拔高练】

1.最近，某国际能源期刊报道：科学家研发了一种“全氢电池”，该电池利用特殊的离子交换膜和电化学

原理，实现了对中和热的有效利用率达80%,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是

吸附层离子交接簟吸附层

A.“全氢电池”是将H2的燃烧热转化为电能的燃料电池

B.负极的电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O

C.电池的总反应是H++OH-=H20

D.电解质溶液中Na+向右移动，C103向左移动

2.酸碱中和反应能设计成原电池。某团队设计的装置如图所示。下列关于该原电池的说法错误的是

()

A.Hg/HgO电极的电极反应式为40b-4e-=02T+2H2O

B.b膜是阳离子交换膜

C.生成ImolHzO时，放出的电能与KOH和稀硫酸反应的中和热相等

D.改变H2sO4溶液或KOH溶液浓度，电压会发生变化

3.下列说法中正确的组合是（）①氢元素有三种核素H,D,T,它们互称为同位素，HD属于化合物

②吸热反应必须加热才能完成

③化学反应过程包括旧化学键断裂和新化学键形成的过程

④石墨变金刚石要吸热，故金刚石比石墨稳定

⑤铅蓄电池工作时两极的质量均增加

⑥燃煤发电的能量转化关系为化学能一热能一机械能一电能

⑦可在周期表金属和非金属的分界处寻找半导体材料，如硅、褚等

@1mol酸和1mol碱发生中和反应生成水所释放的热量叫中和热

⑨碱性锌镒电池属于二次电池

⑩NH3和HC1的化合反应与NH4cl的分解反应称为可逆反应

A.①③⑥⑨B.③⑤⑥⑦C.②③⑧⑨D.①③④⑦⑩

4.有关下列示意图的表述正确的是

A.甲图表示某放热反应是否使用催化剂的能量变化

B.乙图表示碳燃烧热

C.丙图表示用盐酸与NaOH溶液进行中和热测定时的温度变化

D.丁图中A、B、C的稳定性顺序为：C<A<B

5.常温下，4.5gC2H6完全燃烧生成液态水时放出的热量为178.5kJ。下列表示乙烷燃烧热的热化学方程

式正确的是()

1

6.A.C2H6(g)+102(g)=2CO2(g)+3H2O(1)AH=-1190kJ-moP

1

B.2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(1)AH=-2380kJ.mor

1

C.C2H6(g)+|02(g)=2CO(g)+3H2O(1)AH=-1190kJ-mor

D.C2H6(g)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(Na2s0『10比0)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，