1、章末总结体系构建主题探究汽车燃料的选择主题复习目标及意义汽车已经成为现代生活的重要交通工具之一,而汽车燃料的选择也是汽车性能需要考虑的问题之一,同时燃料的燃烧也会带来一系列的环境问题。在本次章末复习中,通过探究车辆动力系统中燃料的选择问题,让学生体会化学在生产、生活中的应用,体现化学的学科特点。探究交流1.发动机的能量是燃料提供的,燃烧是放热过程。汽油、乙醇等可燃物燃烧放热,可以作为汽车燃料。（1）下图为三种可燃物在空气中燃烧的能量变化图,试分析哪种作汽车燃料较好？为什么？ （2）乙醇是未来内燃机的环保型液体燃料之一。2.0g 乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43kJ 的热量,则乙醇燃烧的热化
2、学方程式为 。（3）乙基叔丁基醚(以ETBE 表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB 表示)在催化剂HZSM-5 催化下合成ETBE ,反应的热化学方程式为C2H5OH(g)+IB(g)=ETBE(g)H 。反应物被催化剂HZSM-5 吸附的顺序与反应过程的关系如图所示,该反应的H=akJmol-1 。C1 表示先吸附乙醇,C2 表示先吸附异丁烯,C3 表示乙醇和异丁烯同时吸附。答案：（1）选用可燃物A 作汽车燃料较好,因为可燃物A 达到着火点所需能量少且放出的热量多。（2）C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-1366.89kJmol
3、-1（3）-4解析：（2）依据2.0g 乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43kJ 的热量,则1mol 乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为59.43kJ23=1366.89kJ 。（3）根据题图可知,反应物能量高于生成物能量,反应为放热反应,该反应的H=(1-5)akJmol-1=-4akJmol-1 。2.汽车等交通工具无论选择何种燃料或者动力系统,都可能引起一系列的环境问题。目前汽车所使用的燃料主要是汽油和柴油。随着汽车保有量的逐年增加,汽车排放造成的环境污染问题以及石油资源逐渐匮乏的问题已不容忽视,因此如何解决尾气污染问题已经成为重要课题。（1）下表为某汽车在不同速率时所产生的空
4、气污染物质量（按汽车平均行驶1公里计算)。污染物速率/(kmh-1)5080120一氧化碳/(gkm-1)8.75.49.6氮的氧化物/(gkm-1)0.61.53.8碳氢化合物/(gkm-1)0.70.60.8根据上表,下列哪些说法是正确的？汽车行驶时,污染物中CO 含量最高。汽车速率为120kmh-1 时,污染最严重。从环保角度考虑,最合适的汽车速率为50kmh-1 。汽车速率增大时,产生的氮的氧化物也随之增多。（2）已知断裂某些共价键需要的能量如下表：断裂的共价键O=ONNNO需要的能量/(kJmol-1)498945630机动车发动机工作时会引发N2 和O2 的反应,该反应是 (填“放
5、热”或“吸热”)反应,1molO2 与1molN2 的总能量比2molNO 的总能量 (填“高”或“低”)。（3）所谓“低碳经济”的理念即生成1mol 二氧化碳放出热量最多的燃料。已知1mol 燃料完全燃烧的数据如下表所示。燃料一氧化碳甲烷辛烷(C8H18)乙醇H-283.0kJmol-1-891.0kJmol-1-5518kJmol-1-1366.8kJmol-1使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是 。（4）已知：25 、101kPa 时,CH3OH(l)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-726.5kJmol-1 。相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时,放出热量较多的是哪
6、种燃料？（5）某研究者分别以甲醇和汽油做燃料,实验测得在发动机高负荷工作情况下,汽车尾气中CO 的百分含量与汽车的加速性能的关系如图所示。根据上图信息分析,与汽油相比,甲醇作为燃料的优点有哪些？答案：（1）正确。 （2）吸热; 低 （3）甲烷 （4）辛烷。（5）根据题图可知,汽车的加速性能相同的情况下,甲醇作为燃料时CO 排放量低,污染小。解析：（1）根据题表信息可知,汽车行驶时,污染物中CO 含量最高,正确;汽车速率为120kmh-1 时,三种污染物排放量都最多,污染最严重,正确;从环保角度考虑,最合适的汽车速率为80kmh-1, 错误;汽车速率越大,产生的氮的氧化物越多,正确。（2）由题表
7、中数据可知,断裂1molO=O 键和1molNN 键需要吸收的总能量为(498+945)kJ=1443kJ ,形成2molNO 键放出的总能量为2630kJ=1260kJ ,吸收的能量大于放出的能量,则该反应是吸热反应,由此可知,1molO2 与1molN2 的总能量比2molNO 的总能量低。（3）最能体现“低碳经济”理念的即生成1mol 二氧化碳放出热量最多的燃料,根据CO 、CH4 、C8H18 、乙醇这4种燃料的H 可知,生成1mol 二氧化碳放出的热量分别为283.0kJ 、891.0kJ 、5518kJ8=689.75kJ 、1366.8kJ2=683.4kJ ,所以生成1mol
8、二氧化碳放出热量最多的为甲烷,则最能体现“低碳经济”理念的是甲烷。（4）假设质量均为1g ,则1gCH3OH(l) 完全燃烧放出的热量为726.5kJ3223kJ ，1g 辛烷完全燃烧放出的热量为5518kJ11448kJ ,相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时,放出热量较多的是辛烷。3.甲醇的合成：（1）以CO2(g) 和H2(g) 为原料合成甲醇,反应的能量变化如图所示。请你补全上图,图中A 处应填入 。该反应需要加入铜锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的H （填“变大”“变小”或“不变”)。（2）已知：CO(g)+12O2(g)=CO2(g)H1=-283kJ/molH2(g)+12O2(g
9、)=H2O(g)H2=-242kJ/molCH3OH(g)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H3=-676kJ/mol以CO(g) 和H2(g) 为原料合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 。该反应的H 为 kJ/mol 。答案：（1）1molCO2(g)+3molH2(g) 不变（2）-91解析：（1）以CO2(g) 和H2(g) 为原料合成甲醇,反应生成1molCH3OH(g) 和1molH2O(g) ,根据质量守恒定律,需要1mol 二氧化碳和3mol 氢气,因此题图中A 处应填入1molCO2(g)+3molH2(g) 。加入催化剂,不能改变反应的焓变
10、,因此H 不变。（2）将已知3个热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律,将+2- 得：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)H=(-283kJ/mol)+(-242kJ/mol)2-(-676kJ/mol)=-91kJ/mol 。探究应用1.化学上,单位质量的纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量叫热值(单位：kJg-1 )。已知几种物质的燃烧热如下表所示：物质CH4(g)CO(g)CH3CH2OH(l)CH3CH2CH3(g)燃烧热H/(kJmol-1)-890.3-283.0-1366.8-2219.9常温常压下,上述可燃物中热值最大的是( )A.CH4B.COC.CH3CH2CH3
11、D.CH3CH2OH答案：A解析：1g 纯物质完全燃烧放出的热量分别是CH4(g) ：890.316kJ55.6kJ ,CO(g) ：283.028kJ10.1kJ ,CH3CH2OH(l) ：1366.846kJ29.7kJ ,CH3CH2CH3(g) ：2219.944kJ50.5kJ ,则可燃物中热值最大的是CH4 。2.某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成,甲、乙两种物质含有C 、H 、O 三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及CO 、H2 的燃烧热如下：物质甲乙COH2燃烧热/(kJ/mol)13665518283286取甲、乙按不同比例混合的燃油23g ,在足量的O2 中燃烧时,放
12、出的热量Q 与混合物中乙的物质的量分数x 的关系如图。试求：（1）乙的相对分子质量为 。（2）1mol 由甲、乙等物质的量混合而成的燃油在一定量的O2 中燃烧,放出热量2876kJ ,则反应中生成COmol 。答案：（1）114 （2）2 解析：（1）当x=1.0 时,燃油全部是乙,根据乙的燃烧热计算乙的物质的量,n(乙)=1113kJ5518kJ/mol0.2017mol ,则M(乙)=23g0.2017mol114g/mol ,因此乙的相对分子质量是114;当x=0 时,燃油全部是甲,根据甲的燃烧热计算甲的物质的量,n(甲)=683kJ1366kJ/mol=0.5mol ,则M(甲)=23
13、g0.5mol=46g/mol ,甲是乙醇。（2）1mol 题给混合物完全燃烧应放热为1366kJ+5518kJ2=3442kJ ,实际放热2876kJ ,所以生成一氧化碳的物质的量可结合一氧化碳的燃烧热计算得到：n(CO)=3442kJ-2876kJ283kJ/mol=2mol 。3.雾霾已经成为部分城市发展的障碍,其中汽车尾气污染对雾霾的“贡献”逐年增加。回答下列问题：（1）汽车尾气中含有NO ,N2 与O2 反应生成NO 的过程如下：N2(g)945kJmol-12N(g)O2(g)498kJmol-12O(g)2(-630)kJmol-12NO(g)1molO2 和1molN2 的总能
14、量比2molNO 的总能量 (填“高”或“低”)。N2(g)+O2(g)=2NO(g) 的H= 。NO 与CO 反应的热化学方程式可以表示为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H=akJmol-1, 但该反应速率很慢,若使用机动车尾气催化转化器,可以使尾气中的NO 与CO 转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后,a (填“增大”“减小”或“不变”)。（2）氢能源是绿色燃料,可以减少汽车尾气的排放,利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)H1 。该反应的能量变化图如图所示。通过图中信息可判断反应CH3OH(g)+H2
15、O(g)=CO2(g)+3H2(g) 的H1 (填“ ”“= ”或“ ”）0。途径（）的反应热 （填“ ”“= ”或“ ”）途径（）的反应热。已知下列两个热化学方程式：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)H2H2(g)+12O2(g)=H2O(g)H3H1 、H2 、H3 三者的关系式为 。答案：（1）低; +183kJmol-1 ; 不变 （2） = H2=2H1+6H3解析：（1）1molO2 与1molN2 化学键断裂吸收的总能量为945kJ+498kJ=1443kJ ,2molNO 化学键形成释放的总能量为6302kJ=1260kJ ,吸收的能量大于释放的能
16、量,则反应为吸热反应,1molO2 与1molN2 的总能量比2molNO 的总能量低。H=(1443-1260)kJmol-1=+183kJmol-1催化剂能够加快化学反应速率,对焓变无影响,则a 不变。（2）根据题图可知,反应物的总能量小于生成物的总能量,H10 。途径（）和途径（）对焓变无影响,则反应热相等。x.CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)H1y.2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)H2z.H2(g)+12O2(g)=H2O(g)H3根据盖斯定律,x+3z=y2 ,则H2=2H1+6H3 。高考体验 1.（2020课标,11,6分
17、）据文献报道：Fe(CO)5 催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是( )A.OH- 参与了该催化循环B.该反应可产生清洁燃料H2C.该反应可消耗温室气体CO2D.该催化循环中Fe 的成键数目发生变化答案：C解析：由题给反应机理图可知,Fe(CO)5 和OH- 为催化剂,参与了该催化循环,A 项正确;该过程的总反应方程式为CO+H2O=催化剂CO2+H2 ,B 项正确,C 项错误;由题图中含铁物质的结构可知Fe 的成键数目发生了变化,D 项正确。2.（2020浙江7月选考,22,2分）关于下列H 的判断正确的是( )CO32-(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq)H1CO32
18、-(aq)+H2O(l)HCO3-(aq)+OH-(aq)H2OH-(aq)+H+(aq)=H2O(l)H3OH-(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO-(aq)+H2O(l)H4A.H10H20B.H1H2C.H30H40D.H3H4答案：B解析：:HCO3-(aq)CO32-(aq)+H+(aq) 为HCO3- 的电离,电离吸热,可得H10 ,:CO32-(aq)+H2O(l)HCO3-(aq)+OH-(aq) 属于水解过程,水解一般吸热,故H20 ,H1H2 ,A 项错误,B 项正确;根据盖斯定律,- ,得到:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H3=H1-H20 ,:OH
19、-(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO-(aq)+H2O(l) 属于中和反应，故H40 ,C 项错误;- 可得:CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H+(aq)H5 ,电离吸热,故H50 , - = ,得,H4-H3=H50 ,故H4H3 ,D 项错误。3.（2020天津,10改编）理论研究表明,在101kPa 和298K 下,HCN(g)HNC(g) 异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )A.HCN 比HNC 稳定B.该异构化反应的H=+59.3kJmol-1C.该反应属于化学变化D.使用催化剂,可以改变反应的反应热答案：D解析：根据题图信息得到HCN
20、能量比HNC 能量低,再根据能量越低越稳定,因此HCN 比HNC 稳定,故A 正确;根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量,因此该异构化反应的H=59.3kJmol-1-0=+59.3kJmol-1 ,故B 正确;二者结构不同,所以二者的转化属于化学变化,故C 正确;使用催化剂,不能改变反应的反应热,只改变反应路径,反应热只与反应物和生成物的总能量有关,故D 错误。4.（2019课标,27节选）环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：（1）已知：(g)=(g)+H2(g)H1=100.3kJmol-1 H2(g)+I2(g)=2HI(g)H2=-11.
21、0kJmol-1 对于反应：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g) H3=kJmol-1 。答案：（1）89.3解析：（1）根据盖斯定律可得,H3=H1+H2=100.3kJmol-1-11.0kJmol-1=89.3kJmol-1 。5.（2019课标,28节选）近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：（2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)+12Cl2(g)H1=83kJmol-1CuCl(s)+12O2(g)=CuO(s)+12Cl2(g)H2
22、=-20kJmol-1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)H3=-121kJmol-1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) 的H=kJmol-1。答案：（2）-116解析：（2）将题给反应过程依次记为、,则根据盖斯定律,由2+2+2 可得到4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)H=2H3+2H2+2H1=-116kJmol-1 。6.（2019北京,27节选）氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。（1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2 和CO2 ,其物质的量之比为4
23、:1,甲烷和水蒸气反应的方程式是 。已知反应器中还存在如下反应： .CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H1 .CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)H2 .CH4(g)=C(s)+2H2(g)H3 为积炭反应,利用H1 和H2 计算H3 时,还需要利用 反应的H 。答案：（1）CH4+2H2O=催化剂4H2+CO2C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) 或C(s)+CO2(g)=2CO(g)解析：（1）由于生成物为H2 和CO2 ,其物质的量之比为4:1 ,反应物是甲烷和水蒸气,因而反应方程式为CH4+2H2O=催化剂4H2+CO2 。反应 中有固体
24、碳生成,而 、 中都没有碳参与反应,所以必须有一个有碳参与的反应的H 才能计算H3 。7.（2019天津,10节选）多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题：.硅粉与HCl 在300 时反应生成1molSiHCl3 气体和H2 ,放出225kJ 热量,该反应的热化学方程式为 。.（4）将SiCl4 氢化为SiHCl3 有三种方法,对应的反应依次为：SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)H103SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)H3反应的H3= （用H1 、H2 表示）。答案：.Si(s)+3HCl(g)=300SiHCl3(g)+H2(g)H=-225kJmol-1.（4）H2-H1解析：.参加反应的物质是固态Si 、气态HCl ,生成的是气态SiHCl3 和氢气,反应条件是300 ,配平后该条件下的热化学方程式为Si(s)+3HCl(g)=300SiHCl3(g)+H2(g)H=-225kJmol-1 。.（4）由盖斯定律,反应= 反应- 反应,故H3=H2-H1 。