1. 阅读材料,回答问题。

丙烯生产新工艺

我国丙烯需求和生产位居全球第一,但当前较为先进的丙烷直接脱氢制丙烯技术高度依赖进口,并且其反应过程吸收大量热量,产生较高碳排放。目前丙烯生产分别占我国和全球石化工业碳排放总量的8%和5%。因此,国内外对绿色低碳烯烃生产技术的研发极为重视。

天津大学巩金龙教授带领的研究团队潜心攻关,对上千种催化剂开展了测试和表征工作,从反应和传热的科学本质出发,提出了储量丰富的金属氧化物结构化设计方法,发现了催化剂结构对丙烷转化的影响规律,明确了反应中间物种迁移对不同反应的串联作用机制;经过系统的工艺条件探索,建立了反应器内热量集成利用的技术策略,开发了丙烷直接脱氢吸热反应与选择性燃烧放热反应的耦合工艺,如图所示,成功突破了传统直接脱氢工艺的技术局限。与传统工艺相比,该制备工艺反应温度可降低 30℃~50℃,预期能耗可降低20%~30%,有望大幅降低二氧化碳的排放。

(1) 丙烯生产新工艺是从丙烷直接脱氢吸热反应与反应的耦合工艺;
(2) 丙烯的制造通常是通过石油的裂解产生的,石油属于(选填“可再生”或“不可再生”) 能源;
(3) 丙烯极易燃烧,500g丙烯完全燃烧放出的热量为J;标准大气压下,这些热量被 50kg 初温为20℃的水完全吸收后温度能升高℃。q丙烯=3.6×107 J/kg,c=4.2×103 J/(kg℃)
【考点】
比热容; 燃料的热值; 能源及其分类;
【答案】

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1. 阅读短文,回答问题。

载人飞艇

2024年3月30日,我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功完成首飞。如图甲,某飞艇升空靠浮力来实现,水平飞行靠发动机燃烧燃油提供动力.发动机输出的能量用于做推动功和辅助功:推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功;辅助功指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功,辅助功的功率恒定.当飞艇低速(v≤12m/s)水平直线飞行时,其受到的空气阻力F与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数如表。

发动机最大输出功率

5×105W

辅助功的功率

5×104W

发动机内的燃油热值

5×107J/kg

发动机的效率

40%

(1) 发动机内的燃油燃烧得越充分,燃油的热值(选填“变大”“变小”或“不变”)。图丙为四冲程汽油机的冲程的示意图,若该四冲程汽油机每秒钟做功20次,则汽油机的飞轮转速为r/min。
(2) 下列关于飞艇的说法中,正确的是                  A. 飞艇匀速下降过程中,重力不做功 B. 飞艇匀速上升过程中,浮力不做功 C. 飞艇上升遇冷空气降温,内能增大 D. 飞艇匀速下降过程中,机械能减小
(3) 如图丁是飞艇上的平衡警示局部电路图,其中S为重力开关,金属片M可绕O点自由转动,当飞艇水平时,M在a、b中间。当飞艇严重左倾时红灯亮;当飞艇严重右倾时绿灯亮。请根据要求补全电路图
(4) 飞艇先后以4m/s和10m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间,推动功分别为W1和W2 , 则W1∶W2=
(5) 飞艇以5m/s的速度水平匀速直线飞行时,若发动机内消耗了6.25kg燃油,则完全燃烧6.25kg燃油放出的热量为J,该过程中飞艇的飞行距离为km。
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2. 请阅读《北京冬奥火炬的科技“外衣”》并回答题。

北京冬奥火炬的科技“外衣”

2022年2月4日,第24届冬奥会在北京隆重开幕,奥运火炬再次在“鸟巢”点燃,北京成为世界上首个“双奥之城”。如图所示,是北京冬奥会火炬“飞扬”,它银红相间的颜色、旋转上升的外形象征着“冰火相约,激情飞扬,照亮冰雪,温暖世界”。

火炬“飞扬”不仅造型优美叙选,它的“外衣”还蕴含着新科技。它是中国研发团队利用碳纤维与高性能树脂研制出的一种新材料—碳纤维复合材料制造的,这堪称世界首创。由于碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一,但强度却是钢的7至9倍,这使得火炬不仅手感轻,而且还很坚固。

另外,为了使火炬“飞扬”不仅环保,还能在极寒天气中使用,“飞扬”采用氢作燃料,但氢的燃烧温度能达到800℃,一般的复合材料都经不住500℃的考验。于是中国研发团队利用一种耐高温树脂材料—聚硅氮烷树脂,经过测试与工艺调整,这种新材料可以经受1200℃的高温。它作为第三代树脂材料,兼具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点,同时集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身,达到了奥运火炬的设计要求。

请根据上述材料,回答下列问题:

(1) 火炬“飞扬”的燃料是氢,当氢燃烧时,能转化为内能;已知氢的热值为 , 若完全燃烧20g的氢,所放出的热量为J。
(2) 第三代树脂材料—聚硅氮烷树脂具备哪些优势,达到了奥运火炬的设计要求。(请至少写出两条)
(3) 请运用所学过的热学知识解释为什么冬奥会火炬“飞扬”采用热值很大的氢作为燃料
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3. 阅读短文,回答文后问题。

牛顿冷却定律

当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢大小等于单位时间内散失热量的多少。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律,如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t-t),其中k是散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同,由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时间也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。

(1) 物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做;散热快慢q的单位是
(2) 一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的散热系数为k,当物体温度降低到29℃时,散热快慢q=;散热系数k的单位是
(3) 如题图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,保温杯散开口,将两个保温杯分别放置到图乙的电脑温控箱中;

①如果将温控箱的温度设置为10℃,且保持不变,则水和盐水在散热过程中的散热快慢q与(t-t)的关系说法正确的是

A.B.

C.D.以上选项均不正确

②如果将温控箱的温度设置为20℃,且保持与杯中液体温差不变,水和盐水温度随时间变化的图像如题图丙所示。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),盐水的体积为250mL,测出盐水的比热容为3×103J/(kg·℃),则实验中所用盐水的密度为kg/m3 , 此过程盐水的散热快慢q为(计算结果保留一位小数,注意写单位)。

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