Question

20．常见的家用热水器有太阳能热水器、电热水器、燃气热水器．若使用太阳能热水器将12L水由20℃加热到45℃，则水需要吸收太阳能1.26×10⁶J；若用天燃气热水器加热，则需要完全燃烧0.03m³的天燃气．写出天燃气燃烧的化学方程式CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O（已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天燃气的热值为4.2×10⁷J/m³；不考虑能量转换过程中的损失）

Answer 1

分析 （1）知道水的体积，利用m=ρV求水的质量；再利用Q_吸=cm△t求水吸收的太阳能；
（2）不考虑能量转换过程中的损失，天然气完全燃烧释放的热量和水吸收的热量相等，根据Q=Vq求出所需天然气的体积；
（3）天然气的主要成分是甲烷，甲烷在充分燃烧时产生二氧化碳和水，根据反应写出化学方程式．

解答 解：（1）水的体积：
V=12L=12dm³=0.012m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×0.012m³=12kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×12kg×（45℃-20℃）=1.26×10⁶J，
即水吸收的太阳能为1.26×10⁶J；
（2）因不考虑能量转换过程中的损失，
所以，天燃气完全燃烧释放的热量Q_放=Q_吸=1.26×10⁶J，
由Q_放=Vq可得，需要天然气的体积：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.26×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.03m³；
（3）天然气的主要成分是甲烷（CH₄），甲烷在充分燃烧时产生二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），
则反应的化学方程式：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．
故答案为：1.26×10⁶；0.03；CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．

点评 本题考查了密度公式和吸热公式、燃料完全燃烧释放热量公式的应用以及写出化学方程式，计算时要注意水体积单位的换算．