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文档简介
1、第第2课时燃料燃烧释放的热量课时燃料燃烧释放的热量第第2课时课时课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用课前自主学案课前自主学案一、当今社会的主要能源一、当今社会的主要能源_等化石燃料,是当今社等化石燃料,是当今社会的主要能源。相比较来说,天然气是一种较会的主要能源。相比较来说,天然气是一种较为洁净的燃料。为洁净的燃料。二、燃料燃烧过程放出能量的大小二、燃料燃烧过程放出能量的大小1定性判断:燃料燃烧过程放出能量的大小,定性判断:燃料燃烧过程放出能量的大小,取决于取决于_和和_的相对大小。的相对大小。煤、石油、天然气煤、石油、天然气反应物的
2、总能量反应物的总能量生成物的总能量生成物的总能量2定量计算:一定物质的量的燃料燃烧释放出的定量计算:一定物质的量的燃料燃烧释放出的热量,等于一定物质的量的生成物化学键形成时所热量,等于一定物质的量的生成物化学键形成时所释放的总能量减去一定物质的量的反应物释放的总能量减去一定物质的量的反应物(可燃物可燃物与氧气或其他助燃剂与氧气或其他助燃剂)化学键断裂时所消耗的总能化学键断裂时所消耗的总能量,反应物化学键断裂时所消耗的总能量越少,生量,反应物化学键断裂时所消耗的总能量越少,生成物化学键形成时所释放的总能量越多,燃料放出成物化学键形成时所释放的总能量越多,燃料放出的热量越多。的热量越多。三、热值三
3、、热值1热值指在一定条件下热值指在一定条件下_的物质的物质_所放出的热量。所放出的热量。2不同的燃料其组成和结构也不同,燃烧后放出不同的燃料其组成和结构也不同,燃烧后放出的能量也不同。比较几种不同燃料的热值的能量也不同。比较几种不同燃料的热值(见表见表):单位质量单位质量完全燃烧完全燃烧分析发现氢气是最理想的燃料,理由是分析发现氢气是最理想的燃料,理由是H2的燃烧热值的燃烧热值高,即高效;来源丰富;反应后产物为高,即高效;来源丰富;反应后产物为H2O,不会造,不会造成环境污染。成环境污染。四、提高燃料的使用效率四、提高燃料的使用效率1燃料利用还存在亟须解决的问题有:燃料利用还存在亟须解决的问题
4、有:(1)煤和石油燃烧时,常发生不完全燃烧,排放出大煤和石油燃烧时,常发生不完全燃烧,排放出大量烟尘和量烟尘和_有毒气体。有毒气体。(2)有些煤中灰分含量大,水分多,有些煤中灰分含量大,水分多,_较低。较低。(3)某些化石燃料燃烧排出的废气中含有某些化石燃料燃烧排出的废气中含有_,直接排放到大气中会污染空气并形成酸雨。,直接排放到大气中会污染空气并形成酸雨。CO热效率热效率物质物质天然气天然气石油石油煤炭煤炭氢气氢气甲醇甲醇热值热值/kJg1约约56约约48约约3314323SO2和氮和氮氧化物氧化物2为解决燃料燃烧存在的问题需要研究涉及的为解决燃料燃烧存在的问题需要研究涉及的问题有:问题有:
5、(1)化石燃料完全燃烧的化石燃料完全燃烧的_,减少燃料燃烧产,减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术,提高燃料利用率的措施。生的热量损耗的技术,提高燃料利用率的措施。(2)防止燃料燃烧造成环境污染的方法。防止燃料燃烧造成环境污染的方法。(3)通过化学方法把化石燃料转化成洁净燃料。通过化学方法把化石燃料转化成洁净燃料。(4)开发开发_等洁净、高效的新等洁净、高效的新能源。能源。条件条件氢能、核能、太阳能氢能、核能、太阳能1已知反应:已知反应:XY=MN为放热反应,对为放热反应,对该反应的下列说法正确的是该反应的下列说法正确的是()AX的能量一定高于的能量一定高于MBY的能量一定高于的能量一定高于NCX
6、和和Y的总能量一定高于的总能量一定高于M和和N的总能量的总能量D因为该反应为放热反应,故不必加热反应因为该反应为放热反应,故不必加热反应就可发生就可发生答案:答案:C答案:答案:C3下列热化学方程式书写正确的是下列热化学方程式书写正确的是()A2SO2O2 2SO3 H196.6 kJmol1BH2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJDC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1答案:答案:B课堂互动讲练课堂互动讲练反应热与键能的关系反应热与键能的关系1化学反应的热效应来源于化学反应过程中断化学反应的热
7、效应来源于化学反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。2当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化学键所释放的能量时,为放热反应。学键所释放的能量时,为放热反应。3当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化学键所释放的能量时,为吸热反应。学键所释放的能量时,为吸热反应。利用化学键的键能可粗略计算化学反应过程中利用化学键的键能可粗略计算化学反应过程中的能量变化,即反应热。的能量变化,即反应热。特别提醒:特别提醒:有些物质的变化过程虽然也有热量有些物质的变化过程虽然也有热量变化,但不
8、一定是吸热反应或放热反应。如:变化,但不一定是吸热反应或放热反应。如:NaOH溶于水,虽然放出热量,但不是放热反溶于水,虽然放出热量,但不是放热反应,应,NH4NO3溶于水吸收热量,但不是吸热反溶于水吸收热量,但不是吸热反应。因为该过程只有旧化学键断裂,没有新化应。因为该过程只有旧化学键断裂,没有新化学键生成,不是化学反应。学键生成,不是化学反应。 (2011年无锡高一检测年无锡高一检测)下表中的数据是下表中的数据是破坏破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量:物质中的化学键所消耗的能量:物质物质Cl2Br2I2HCl HBr HIH2能量能量(kJ) 243 193 151 432366 2
9、98 436根据上述数据回答下列问题:根据上述数据回答下列问题:(1)下列物质本身具有的能量最低的是下列物质本身具有的能量最低的是_(填字母代号填字母代号)。AH2 BCl2CBr2 DI2(2)下列氢化物中最稳定的是下列氢化物中最稳定的是_(填字母代填字母代号号)。AHClBHBrCHI(3)X2H2=2HX(X代表代表Cl、Br、I)的反应是吸的反应是吸热反应还是放热反应?热反应还是放热反应?_。(4)相同条件下,相同条件下,X2(X代表代表Cl、Br、I)分别与氢分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是收的热量最多的是_
10、。【思路点拨】【思路点拨】解决此题的关键有以下两点:解决此题的关键有以下两点:(1)键能越大,物质越稳定。键能越大,物质越稳定。(2)化学反应所吸收或放出的能量即为反应热。化学反应所吸收或放出的能量即为反应热。【解析解析】(1)、(2)破坏破坏1 mol物质中的化学键所物质中的化学键所消耗的能量越大,则物质越稳定,所具有的能量消耗的能量越大,则物质越稳定,所具有的能量越低。越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开以氯元素为例计算断开1 mol ClCl键和键和HH键需吸收能量:键需吸收能量:243 kJ436 kJ679 kJ,而形成,而形成2 mol HCl放出的能量为放出的能量为2432
11、kJ864 kJ,所以在,所以在Cl2H2=2HCl反应中放出反应中放出864 kJ679 kJ185 kJ的热量,同理可计算在的热量,同理可计算在Br2H2=2HBr、I2H2 2HI反应中分别放反应中分别放出出103 kJ、9 kJ的热量。的热量。【答案答案】(1)A(2)A(3)放热反应放热反应(4)Cl2变式训练变式训练1断开断开1 mol HH键,键,1 mol NH键、键、1 mol NN键分别需要吸收的能量为键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ,求:,求:(1)1 mol N2生成生成NH3需需_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)能量能量_kJ。(2)
12、1 mol H2生成生成NH3需需_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)能量能量_kJ(不考虑可逆反应不考虑可逆反应)。解析:解析:本题可从断键吸收的能量数值与成键放本题可从断键吸收的能量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断,若出的能量数值的相对大小来判断,若E(断键断键)E(成键成键),则为吸热反应;,则为吸热反应;E(断键断键)E(成键成键),则为放热反应。则为放热反应。答案:答案:(1)放出放出92(2)放出放出30.67燃烧热的含义及应用燃烧热的含义及应用1燃烧热的含义燃烧热的含义在在101 kPa时,时,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热
13、量。的氧化物时所放出的热量。特别提醒:特别提醒:这里的这里的“稳定的氧化物稳定的氧化物”,是指氢,是指氢元素转化为液态水、碳元素转化为二氧化碳气元素转化为液态水、碳元素转化为二氧化碳气体等。体等。2燃烧热的应用燃烧热的应用燃烧热可用于比较燃料燃烧放出热量的大小。燃烧热可用于比较燃料燃烧放出热量的大小。 一些烷烃的燃烧热如表。下列表述正确的是一些烷烃的燃烧热如表。下列表述正确的是(双选双选)()化合物化合物燃烧热燃烧热/kJmol1化合物化合物燃烧热燃烧热/kJmol1甲烷甲烷891.0正丁烷正丁烷2878.0乙烷乙烷1560.8异丁烷异丁烷2869.6丙烷丙烷2221.52甲基丁烷甲基丁烷35
14、31.3A.正戊烷的燃烧热大约在正戊烷的燃烧热大约在3540 kJmol1左右左右B热稳定性:正丁烷热稳定性:正丁烷异丁烷异丁烷C乙烷燃烧的热化学方程式为:乙烷燃烧的热化学方程式为:2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(l)H1560.8 kJmol1D相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多烧放出的热量越多【解析】【解析】同分异构体燃烧时放出的热量越多,说同分异构体燃烧时放出的热量越多,说明该物质处于能量的高位,该物质就越不稳定,由明该物质处于能量的高位,该物质就越不稳定,由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据看,正丁烷比异丁烷正丁烷和异
15、丁烷的燃烧热数据看,正丁烷比异丁烷燃烧热的数值略大些,说明热稳定性:正丁烷燃烧热的数值略大些,说明热稳定性:正丁烷异异丁烷,由以上信息可推出正戊烷比丁烷,由以上信息可推出正戊烷比2甲基丁烷的燃甲基丁烷的燃烧热略大些,烧热略大些,A正确。正丁烷和异丁烷燃烧生成等正确。正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的而且相同的物质,即形成新化学键时所放出的量的而且相同的物质,即形成新化学键时所放出的热量相等,热量相等,1 mol正丁烷完全燃烧放出的热量比正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol异丁烷完全燃烧放出的热量多,即异丁烷完全燃烧放出的热量多,即1 mol正丁烷正丁烷与与O2反应时断裂化学键所吸收的能量比反应时断裂
16、化学键所吸收的能量比1 mol异丁异丁烷与烷与O2反应时断裂化学键所吸收的能量少,从而反应时断裂化学键所吸收的能量少,从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷,以此类推正戊说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷,以此类推正戊烷的热稳定性也应小于烷的热稳定性也应小于2甲基丁烷。甲基丁烷。C项中的项中的H21560.8 kJmol1。D项中项中1 g CH4燃烧放燃烧放出出55.69 kJ的热量,的热量,1 g C2H6燃烧放出燃烧放出52.03 kJ的的热量,而热量,而CH4的含碳量小于的含碳量小于C2H6的含碳量,故的含碳量,故D项错误。项错误。【答案】【答案】AB变式训练变式训练2解析:解析:选选A。本题
17、考查了燃烧热的定义,燃烧。本题考查了燃烧热的定义,燃烧热是指热是指101 kPa下,下,1 mol可燃物完全燃烧生成可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,只有稳定的氧化物时放出的热量,只有符合,故符合,故选选A。探究整合应用探究整合应用煤炭的综合利用煤炭的综合利用煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物,煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物,在国民经济中占有很重要的地位。煤直接燃烧,在国民经济中占有很重要的地位。煤直接燃烧,会产生严重的污染。因此,发展洁净煤技术、减会产生严重的污染。因此,发展洁净煤技术、减少污染物的排放、提高煤炭利用率,目前而言是少污染物的排放、提高煤炭利用率,目前
18、而言是非常重要的,其中煤的气化和液化是高效、清洁非常重要的,其中煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径。地利用煤炭的重要途径。1制取水煤气制取水煤气(煤的气化煤的气化)试回答下列问题:试回答下列问题:(1)判断途径一放出的总热量判断途径一放出的总热量_(填填“大大于于”、“等于等于”或或“小于小于”)途径二放出的总途径二放出的总热量。热量。(2)在制水煤气的反应里,反应物所具有的总能在制水煤气的反应里,反应物所具有的总能量量_生成物所具有的总能量,因此在反生成物所具有的总能量,因此在反应时,反应物就需要应时,反应物就需要_能量才能转化为能量才能转化为生成物,其反应的条件为生成物,其反应的条件为_。(3)简述煤通过途径二作为燃料的意义。简述煤通过途径二作为燃料的意义。【解析解析】物质燃烧时放出的热量仅与反应物最物质燃烧时放出的热量仅与反应物最初的
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