人教版高中化学选修4 化学反应原理 第一章 第二节 燃烧热 能源(第1课时)

1、2022-2-61第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量第二节第二节 燃烧热燃烧热 能源能源第第1 1课时课时选修选修4 4 化学反应原理化学反应原理2022-2-62火箭发射用什么燃料？火箭发射用什么燃料？燃烧热燃烧热2022-2-63实验测得在实验测得在2525、101kPa101kPa时，时，1molCH1molCH4 4完全燃烧放出完全燃烧放出890.31kJ890.31kJ的热量。的热量。CH4(g)+2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l) H= - 890.31kJ/mol 写出上面的热化学方程式写出上面的热化学方程式燃烧热燃烧热2022-2-64一、燃烧热一、燃

2、烧热 什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？的热量就叫燃烧热呢？1 1、燃烧热的定义、燃烧热的定义 在在2525，101 kPa时，时，1 mol 物质物质完完全燃烧生成稳定的氧化物全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热燃烧热2022-2-65CH4(g)+2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l) H= -890.31kJ/mol890.31kJ/mol就是甲烷的燃烧热燃烧热燃烧热2022-2-66研究条件：研究条件： 25 ,101 kPa反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧

3、化物。反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量：燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量。（研究内容：放出的热量。（H0，单位，单位kJ/mol）在未有特别说明的情况下，外界压强一般指在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25，101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物：C CO2(g)、H H2O(l)、SSO2(g).燃烧热通常可由实验测得。燃烧热通常可由实验测得。.在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：燃烧

4、热燃烧热2022-2-67【练习练习1 1】分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？ A. C(s)A. C(s)O O2 2(g)=CO(g);(g)=CO(g);H H=-110.5 kJ/mol=-110.5 kJ/mol B. C(s) B. C(s)O O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g);(g);H H=-393.5 kJ/mol=-393.5 kJ/mol C. 2H C. 2H2 2(g)(g)O O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l);O(l);

5、H H=-571.6 kJ/mol=-571.6 kJ/mol D. H D. H2 2(g)(g)O O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g);O(g);H H=-241.8 kJ/mol=-241.8 kJ/mol【解析解析】A A项项 C(s)C(s)燃烧未生成稳定氧化物燃烧未生成稳定氧化物COCO2 2(g)(g)，故其反应热不，故其反应热不能叫燃烧热；能叫燃烧热；B B项符合燃烧热的定义；项符合燃烧热的定义；C C项项H H2 2虽然转变成了稳定的虽然转变成了稳定的氧化物氧化物H H2 2O(l)O(l)，但由于其反应热表示的是，但由于其反应热表示的是2 mol H2 mol H2

6、 2 完全燃烧时的完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；热量变化，故不能叫燃烧热；D D项参加燃烧的项参加燃烧的H H2 2虽然是虽然是1 mol1 mol，但，但其生成其生成H H2 2O(g)O(g)，而不是，而不是H H2 2O(l)O(l)，故它的反应热也不为，故它的反应热也不为H H2 2的燃烧热。的燃烧热。燃烧热燃烧热2022-2-68你能根据题中信息写出表示你能根据题中信息写出表示H H2 2燃烧热的热化学方程式吗？燃烧热的热化学方程式吗？H2(g) O2(g)= H2O(l)；H=-285.8 kJ/mol21 由于计算燃烧热时由于计算燃烧热时，可燃物质是以可燃物质是以1 mo

7、l 1 mol 作为标作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。现分数。2 2研究物质燃烧热的意义研究物质燃烧热的意义 了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。地控制反应条件，充分利用能源。3 3燃烧热的有关计算燃烧热的有关计算 燃烧热燃烧热2022-2-69【例题例题1 1】在在101 kPa时，时，1 mol CH4 完全燃烧生成完全燃烧生成CO2和液态和液态H2O，放出，放出890.3 kJ的热量，的热量，CH4的燃烧热为多少？的燃烧热为多少？1000

8、 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？【解析解析】根据题意，在根据题意，在101 kPa时，时，1 mol CH4完全燃烧的热化学完全燃烧的热化学方程式为：方程式为： CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)；H=-890.3 kJ/mol 即即CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol。1000LCH4（标准状况）的物质的量为：（标准状况）的物质的量为：n(CH4)= =44.6 mol1molCH4 完全燃烧放出完全燃烧放出890.3 kJ的热量，的热量，44.6molCH4完全燃完全燃烧放出的热量为：烧放出的热量为：4

9、4.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ【答案答案】 CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol，1000LCH4（标准状况）（标准状况）完全燃烧产生的热量为完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ。燃烧热燃烧热2022-2-610【例题例题2 2】葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：的热化学方程式为： C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)；H =-2 800 kJ/mol 葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃

10、烧的热化学方程式相同。计算方程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。量。【解析解析】根据题意，葡萄糖的燃烧热为根据题意，葡萄糖的燃烧热为2 800 kJ/mol100 g葡萄糖的物质的量为：葡萄糖的物质的量为：n(C6H12O6)=0.556 mol1 mol C6H12O6完全燃烧放出完全燃烧放出2 800 kJ的热量，的热量，0.556 mol C6H12O6完全燃烧放出的热量为：完全燃烧放出的热量为： 0.556 mol2 800 kJ/mol=1 557 kJ【答案答案】100 g葡萄糖在人体中完全氧化时产生葡萄糖在人体中完全氧化

11、时产生1557kJ的热量。的热量。燃烧热燃烧热2022-2-611【练习练习1】若若2.6 g 乙炔（乙炔（C2H2，气态）完全燃烧，气态）完全燃烧生成液态水和生成液态水和CO2（g）时放热）时放热130 kJ。则乙炔。则乙炔燃烧的热化学方程式为燃烧的热化学方程式为_.C2H2(g)5/2 O2(g)=2CO2(g)H2O(l); H= 1300 kJ/mol2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l); H= 2600 kJ/mol燃烧热燃烧热2022-2-612【练习练习2】已知下列两个热化学方程式：已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) H-

12、571.6 kJmol-1 C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) H-2 220 kJmol-1（1）H2的燃烧热为的燃烧热为_，C3H8的燃烧热为的燃烧热为_ （2）2 g H2和和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为组成的混合气体完全燃烧放出的热量为_ （3）现有）现有H2和和C3H8的混合气体的混合气体5 mol，完全燃烧时放出热量，完全燃烧时放出热量3847 kJ，则混合气体中，则混合气体中H2和和C3H8的体积比为的体积比为_3：1285.8 kJmol-1 2 220 kJmol-1 4725.8 kJ 燃烧热燃烧热2022-2-613

13、【练习练习3】石墨与金刚石的燃烧热是否相同，为什么？石墨与金刚石的燃烧热是否相同，为什么？请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。 不相同不相同, ,因为石墨与金刚石的晶体结构不同因为石墨与金刚石的晶体结构不同, ,共具有的能共具有的能量也不相同量也不相同C(C(石墨，石墨，s s）+ O+ O2 2(g)= CO(g)= CO2 2(g) H= -393.5 kl/mol(g) H= -393.5 kl/molC(C(金刚石，金刚石，s s）+ O+ O2 2(g)= CO(g)= CO2 2(g) H= -395.0 kl/mol(g) H= -

14、395.0 kl/mol说明说明金刚石具有的总能量高，不稳定金刚石具有的总能量高，不稳定燃烧热燃烧热2022-2-614【思考思考】燃烧热燃烧热H与焓变与焓变H有何关系？有何关系？ 焓变范围广，包括焓变范围广，包括中和热、燃烧热、溶解热中和热、燃烧热、溶解热等，燃烧热只等，燃烧热只是是焓变焓变 的一种形式；焓变有的一种形式；焓变有吸热与放热吸热与放热之分，而燃烧只能之分，而燃烧只能放热放热，其，其H0。中和热中和热：在：在稀稀溶液中，溶液中，强酸跟强碱强酸跟强碱发生中和反应，生发生中和反应，生 成成1mol水水时的反应热叫做中和热。时的反应热叫做中和热。H(aq)+OH(aq)H2O (l)

15、H57.3kJ/mol燃烧热燃烧热2022-2-615燃烧热和中和热的区别与联系燃烧热和中和热的区别与联系 燃烧热燃烧热2022-2-616思考与交流思考与交流 应根据什么标准来选择燃料应根据什么标准来选择燃料? ?物质的燃烧热物质的燃烧热 燃料的储量燃料的储量 燃料的开采、运输燃料的开采、运输 燃料储存的条件、价格燃料储存的条件、价格 燃料对生态环境的影响燃料对生态环境的影响 例：丙烷例：丙烷燃烧热值高燃烧热值高石油中储量丰富石油中储量丰富开采容易开采容易燃烧时污染小燃烧时污染小储存、运输不方便储存、运输不方便能源能源2022-2-617二、能源 能源就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（

16、煤、能源就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。展和科学技术水平。 煤、石油、天煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。然气是当今世界上重要的化石燃料。 但它们的蕴藏有限，但它们的蕴藏有限，且不可再生。且不可再生。解决的办法解决的办法 ：开源节流。即开发新能源，：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。节约现有能源，提高能源的利用率。 节约能源的重要措施：

17、节约能源的重要措施：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。源的利用率。能源能源2022-2-618【资料资料】我国能源状况我国能源状况能源能源2022-2-619能能 源：能提供能量的自然资源源：能提供能量的自然资源一级能源：来自自然界未经转化的能源。一级能源：来自自然界未经转化的能源。二级能源：一级能源经过转化得到的能源形式。二级能源：一级能源经过转化得到的能源形式。能源能源2022-2-620能源能源可再生 能源不可再生能源风能、水能、煤炭、石油、天然气等常规能源新能源可再生能源不可再生 能源太阳能、海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等

18、。核能二级能源电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、焦炭、汽油、煤油、柴油、液化石油气、沼气能等一级能源能源能源2022-2-621 权威部门的最新测算显示，我国能源利用率为权威部门的最新测算显示，我国能源利用率为33，与世界先进水平相差与世界先进水平相差1010个百分点。我国能源的利用率却个百分点。我国能源的利用率却很低，矿产资源利用率为很低，矿产资源利用率为40-50。例如，。例如，1994年我国年我国1000美元美元GDP耗煤耗煤2.041标吨，是日本的标吨，是日本的13.7倍，德、意、倍，德、意、法的法的8.7倍，美国的倍，美国的4.6倍，印度的倍，印度的1.9倍，世界平均水平倍，世界平均水

19、平的的4.71倍。如此巨大的资源、能源消耗，不仅造成了极倍。如此巨大的资源、能源消耗，不仅造成了极大的浪费，而且也成为环境污染的主要来源。大的浪费，而且也成为环境污染的主要来源。 【资料资料】P P8 8我国能源利用率我国能源利用率能源能源2022-2-622相关思考题相关思考题 问题问题1.燃料充分燃烧的条件是什么燃料充分燃烧的条件是什么? 2.燃料燃烧时，若空气过量或不足，燃料燃烧时，若空气过量或不足，会造会造 成什么后果成什么后果?3.为什么固体燃料要粉碎后使用为什么固体燃料要粉碎后使用?1.使燃料充分燃烧的措施：使燃料充分燃烧的措施：（1）通入充足且适量的空气；）通入充足且适量的空气；

20、（2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。燃料与空气的接触面。能源能源2022-2-623讨论：下面列出的是有关煤作燃料利弊问题的讨论：下面列出的是有关煤作燃料利弊问题的一些主要论点，请参考这些论点，并准备有关一些主要论点，请参考这些论点，并准备有关材料，简要论述你对该问题的看法。材料，简要论述你对该问题的看法。 煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用该资源为我国的社会主义建设服务。该资源为我国的社会主义建设服务。据有人估计，我国的煤炭储量足够使用几百年。据有人估计，我国的煤炭储量足够使用几百年。 煤的形成

21、需经过数亿年的时间，用一些就少煤的形成需经过数亿年的时间，用一些就少一些，不可再生。一些，不可再生。 煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。掉太可惜，应该综合利用。能源能源2022-2-624 煤是发热量很高的固体燃料，我国煤炭资源煤是发热量很高的固体燃料，我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，用煤作燃料合相对比较集中，开采成本较低，用煤作燃料合算。算。煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。率低，且运输不方便。煤直接燃烧时产生煤直接燃烧时产生SOSO2 2等有毒气体和烟尘，

22、对等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。环境造成严重污染。可以通过清洁煤技术，如可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。煤大量开采时，会造成地面塌陷。煤大量开采时，会造成地面塌陷。能源能源2022-2-625资源蕴藏方面资源蕴藏方面： 煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用，但由于煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用，但由于煤为不可再生能源，故使用过程中应减少不必要的浪费，煤为不可再生能源，故使用过程中应减少不必要的浪费，并提高其

23、能量利用率，同时应加快开发新能源。并提高其能量利用率，同时应加快开发新能源。开采和运输方面开采和运输方面： 我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，这从我我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，这从我国的大、中、小型煤矿繁多即可说明，且一般的煤矿工人国的大、中、小型煤矿繁多即可说明，且一般的煤矿工人不需要多么高深的技术；但煤在大量开采时，又会造成地不需要多么高深的技术；但煤在大量开采时，又会造成地面塌陷；在运输方面，很不方便，需要装、卸、运等诸多面塌陷；在运输方面，很不方便，需要装、卸、运等诸多环节，且开采出来的煤在贮存时便有部分变质，造成资源环节，且开采出来的煤在贮存时便有部分变质，造成资源

24、浪费，同时造成环境污染，这从煤矿周围的空气质量普遍浪费，同时造成环境污染，这从煤矿周围的空气质量普遍不佳（尤其是粉尘）即可证明，不佳（尤其是粉尘）即可证明，故应大大提高清洁煤技术，故应大大提高清洁煤技术，使煤通过气化等手段而变得易于运输使煤通过气化等手段而变得易于运输。参考观点参考观点能源能源2022-2-626资源综合利用资源综合利用： 煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，我们国家的煤，在进行用效率低，我们国家的煤，在进行综合利用综合利用时的办法时的办法主要是主要是煤的干馏和煤的气化、液化煤的干馏和煤的气化、液化，但在此过程中，却有相当多的副产物

25、不能有但在此过程中，却有相当多的副产物不能有效利用，如效利用，如在炼焦过程中产生的焦炉气、煤在炼焦过程中产生的焦炉气、煤焦油焦油等，我们都没有很好地进行再加工，结等，我们都没有很好地进行再加工，结果是既浪费了资源，又污染了环境。因此，果是既浪费了资源，又污染了环境。因此，积极开展煤的综合利用十分重要。积极开展煤的综合利用十分重要。能源能源2022-2-627污染环境方面：污染环境方面：由于煤中除了主要元素由于煤中除了主要元素C外，还含有少量的外，还含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃烧时会产等元素，煤在直接燃烧时会产生生SO2、氮氧化物及烟尘等，严重影响空气、氮氧化物及烟尘等，严重影响空

26、气质量且质量且易导致酸雨、温室效应易导致酸雨、温室效应等，从而使环等，从而使环境受到严重污染，故通过清洁煤技术（如煤境受到严重污染，故通过清洁煤技术（如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等），的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等），大大减少燃煤对环境造成的污染，势在必行。大大减少燃煤对环境造成的污染，势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。大势所趋。能源能源2022-2-628议一议议一议1.城市家用燃料使用气体燃料比使城市家用燃料使用气体燃料比使用煤、煤球等固体燃料有什么好处？用煤、煤球等固体燃料有什么好处？答案：答案：1.首先首先，

27、因气体易扩散，故气体燃料与空气混，因气体易扩散，故气体燃料与空气混合充分，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比合充分，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比有较高有较高的能量利用率的能量利用率。其次其次，气体燃料，气体燃料便于管道运输、使用方便便于管道运输、使用方便（易点燃、（易点燃、易熄灭）、易熄灭）、无渣无尘、清洁卫生。无渣无尘、清洁卫生。第三第三，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产生大量二氧化硫、氮氧化物（生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉尘，造成大）、粉尘，造成大气污染，住宅环境、居室空气的污染则更严重。气污染，住宅环境、居室空气的污染则更严重

28、。能源能源2022-2-6292.推广使用天然气（相对于管道煤气和液化推广使用天然气（相对于管道煤气和液化气）为什么是城市燃气的发展方向？气）为什么是城市燃气的发展方向？管道煤气是一种清洁燃料管道煤气是一种清洁燃料，然而这是相对于住宅、居室，然而这是相对于住宅、居室环境而言的，从环境而言的，从城市大环境看，并没有改善城市大气的城市大环境看，并没有改善城市大气的污染程度污染程度。原因很简单，制造煤气要燃煤，使用煤气没。原因很简单，制造煤气要燃煤，使用煤气没有降低城市的煤炭消耗量，原来一家一户煤球炉的废气有降低城市的煤炭消耗量，原来一家一户煤球炉的废气仅仅变成由数家煤气厂排放而已。仅仅变成由数家煤

29、气厂排放而已。液化气是发热量最高液化气是发热量最高的优质清洁燃料，的优质清洁燃料，但但液化气使用不便液化气使用不便，且要消耗宝贵的，且要消耗宝贵的石油资源，石油资源，天然气则是一种既有管道煤气的方便，又有天然气则是一种既有管道煤气的方便，又有液化气无毒、发热量高的优点且不易爆的燃料液化气无毒、发热量高的优点且不易爆的燃料，所以，所以，推广使用天然气是城市燃气产业的发展方向。推广使用天然气是城市燃气产业的发展方向。能源能源2022-2-630【想一想想一想】1.工业上常用把煤块粉碎、液体燃料喷成雾状，工业上常用把煤块粉碎、液体燃料喷成雾状，而使燃料充分燃烧，这种方法是否适合家用？而使燃料充分燃烧

30、，这种方法是否适合家用？2.从能量守恒的角度看，把煤加工成煤气，是否从能量守恒的角度看，把煤加工成煤气，是否能增加煤的发热量？能增加煤的发热量？不能不能不适合不适合能源能源2022-2-631【科学视野科学视野】新能源的开发新能源的开发太阳能太阳能优点：能量巨大，清洁无污染，无需开采运输。优点：能量巨大，清洁无污染，无需开采运输。缺点：能量密度低收集难。受季节、气候、纬度等影缺点：能量密度低收集难。受季节、气候、纬度等影 响。响。太阳能集热器太阳能集热器太阳能电池汽车太阳能电池汽车太阳能电池计算器太阳能电池计算器能源能源2022-2-632风风 能能 风能能量巨大。但风能风能能量巨大。但风能具有不稳定性，受地区、季节、气具有不稳定性，受地区、季节、气候影响甚大。候影响甚大。地热能地热能 蕴