(浙江专用版)20192020学年高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第3课时能源充分利用学案

能源的充分利用[核心修养发展目标]1.宏观辨别与微观探析：在理解反响热和中和热的基础上，从宏观上理解辨别标准焚烧热的看法，能正确书写对于焚烧的热化学方程式，学会对于标准焚烧热的有关计算。2.科学态度与社会责任：在平时生活和化工生产中，形成科学合理利用化学反响中能量变化的意识和能源节俭意识，认识化学在解决能源危机中的重要作用。一、标准焚烧热和热值1．标准焚烧热在101kPa下，1mol物质完整焚烧的反响热叫做该物质的标准焚烧热。完整焚烧是指物质中含有的N转变成N2(g)，H转变成H2O(l)，C转变成CO2(g)。2．标准焚烧热的计算由标准焚烧热定义可知：25℃、101kPa时，可燃物完整焚烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其标准焚烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的标准焚烧热：H＝Q放H是指物质的标准焚烧热，而不是指一般反响的反响热。－n可燃物。此公式中的3．热值1g物质完整焚烧所放出的热量叫做该物质的热值。例1(2018·宁波市咸祥中学期中)小明从表中供给的信息中，得出以下几个结论，此中正确的是( )几种燃料的热值(J·kg－1)柴油4.3×107焦炭3.0×107酒精3.0×107氢1.4×108汽油4.6×1077－3煤气约3.9×10J·m木炭3.4×107沼气1.9×107－3J·m热值大的燃料焚烧时放出的热量多B．1kg汽油焚烧时放出的热量是4.6×107JC．木炭焚烧不充分时其热值会变小3的沼气完整焚烧时放出的热量是7D．2m3.8×10J答案D分析热值大的燃料焚烧时，若不充分焚烧或燃料的质量小，放出的热量不必定多，故A错误；1kg汽油完整焚烧时放出的热量是4.6×107J，因没有说明是完整焚烧，故B错误；热值是1g某种燃料完整焚烧放出的热量，木炭焚烧不充分时，放出的热量少，但热值不变，故C错误；337－37，故D正确。2m的沼气完整焚烧时放出的热量Q放＝2m×1.9×10J·m＝3.8×10J例2计算填空：(1)在25℃、101kPa时，H在1.00molO2中完整焚烧生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的热量。2H2的标准焚烧热为。已知：CH4的标准焚烧热是H＝－890kJ·mol－1，H2和CH4混淆气体112L(标准状况下)完全焚烧生成CO2和液态水时放出的热量为3695kJ，则混淆气体中H2和CH4的体积比为。答案(1)285.8kJ·mol－1(2)1∶3分析(1)H2的标准焚烧热应以焚烧1molH2为标准，当H2完整焚烧生成2.00molH2O(l)时，需焚烧2.00molH2，故H2的标准焚烧热为571.6kJ＝285.8kJ·mol－1。2mol(2)设混淆气体中H2和CH4的物质的量分别为x和y，则有：112Lx＋y＝22.4L·mol－1－1－1x×285.8kJ·mol＋y×890kJ·mol＝3695kJ则n(H2)∶n(CH4)＝1∶3。方法技巧——混淆物焚烧的有关计算(1)利用标准焚烧热求混淆物构成，常有的方法有列方程组法、十字交错法、估量法。此中十字交错法是进行两组混淆物均匀量与组重量计算的一种简易方法。求混淆物焚烧所放出的热量时，应第一依据混淆物的比率，求出各组分的物质的量，再依据对应的热化学方程式求出各组分放出的热量，最后求放出的总热量。基本思路是“先分后合”，即先分开求热量，再将热量加起来得总热量。有关链接反响热、标准焚烧热和中和热的比较反响热化学反响过程中当反响物和看法生成物拥有同样温度时，所汲取或放出的热量能量的变化放热或吸热放热时，H＜0；

标准焚烧热中和热101kPa时，1mol在稀溶液中，酸与碱发生物质完整焚烧的中和反响生成1mol液态反响热水时所放出的热量放热放热H的大小＜0＜0吸热时，H＞0HH反响条件必定压强下101kPa稀溶液反响物的量不限1mol纯物质不必定是1mol生成物的量不限不限1mol液态水二、能源1．能源的看法及其分类能源的看法能源是能够供给能量的自然资源，它包含化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等。能源的分类分类依照种类举例一次能源太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等变换过程二次能源电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等惯例能源化石燃料使用历史新能源太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等可重生能源太阳能、风能、氢能、生物质能能源性质不行重生能源化石燃料、核能化石燃料和新能源化石燃料的弊端：储藏量有限、不可以重生；利用率低；污染环境，特别是会造成酸雨和温室效应。太阳能是能量巨大的洁净能源，弊端是能量密度小，受地区和季节的影响大。氢能有三大长处：一是焚烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。弊端是储藏、运输困难。3．能源危机的解决方法开发新能源，节俭现有能源，提升能源的利用率。沼气和天然气的主要成分都是甲烷，沼气是可重生能源，天然气是不行重生能源。将来最理想的新能源是氢能。例3“能源分类有关图”以下图，四组能源选项中所有切合图中暗影部分的能源是( )A．煤炭、汽油、潮汐能B．水能、生物质能、天然气C．太阳能、风能、沼气D．地热能、大海能、核能答案

C分析

煤炭、天然气属于化石燃料，属于不行重生能源，也不是新能源，

A、B项错误；地热能来自地球自己，绝大部分大海能来自太阳能，核能来自原子核的裂变，

D项错误。例

4

能源是人类赖以生计和发展的重要物质基础，

惯例能源的合理利用和新能源的合理开发是此刻社会人类面对的严重课题，回答以下问题：我国是世界上少量以煤为主要燃料的国家，以下对于煤作燃料的论点正确的选项是(填字母)。A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单焚烧掉太惋惜，应当综合利用B．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料优惠C．煤焚烧时生成大批的SO2和烟尘，对环境污染严重D．经过干净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不单减少了燃煤污染，还可以提升煤焚烧的利用率依据“绿色化学”的思想，为了制备氢气，某化学家设计了以下化学反响步骤：750℃CaBr2＋H2O=====CaO＋2HBr100℃2HBr＋Hg=====HgBr2＋H2↑250℃HgBr2＋CaO=====HgO＋CaBr2500℃2HgO=====2Hg＋O2↑上述过程的总反响可表示为。也有人以为利用氢气作为能源不太现实。你的看法呢？请说明能够支持你的看法的原由：。催化剂答案(1)ACD(2)2H2O=====2H2↑＋O2↑△(3)不现实，原由是现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，此外氢气的熔、沸点太低，给储藏和运输带来很大困难(或：现实，制取氢气用水为原料，根源丰富；氢气焚烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等)分析(1)煤是一种化石燃料，也是一种重要的化工原料，属于不行重生能源，把煤作燃料简单焚烧是一种浪费，而且煤焚烧时生成的SO2和烟尘会对环境造成污染，经过干净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不单减少了燃煤的污染，还可以提升煤焚烧的热利用率。催化剂(2)将(①＋②＋③)×2＋④获取：2H2O=====2H2↑＋O2↑。△思想启示能源是人类生计和发展的重要支撑要素，我们要科学合理地使用惯例能源，不停开发利用新能源，找寻解决能源危机的新方法、新举措，加强科学态度意识和社会责随意识。有关链接能源及其重要作用能源就是能供给能量的资源，它包含化石燃料(煤、石油和天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源是公民经济和社会发展的重要物质基础，它的开发和利用状况，能够用来权衡一个国家或地区的经济发展和科技水平。我国的能源状况①能源种类。我国当前使用的能源主假如化石燃料、水能和核能，人均值很低，核能的原料铀的含量很低，仅够4000万千瓦的核电站运转30年。②能源的总花费量和人均花费量。我国能源的总花费量和人均花费量从改革开放到1995年逐年增添，从1995年开始有减小的趋向，主要原由是实行了开源节流的举措。③能源利用率。我国总的能源利用率只有9%，低于发达国家水平，因此节俭能源的空间很大。解决能源危机的举措①开源节流，提升能源的利用率。调理和优化能源构造，降低燃煤在能源构造中的比率，节俭油气资源，加大科技投入。②新能源的开发。太阳能、风能和氢能等是最有希望的新能源。这些新能源资源丰富，能够重生，且使用时几乎没有污染。1．(2018·宁波市咸祥中学期中)①101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)H＝－221kJ·mol1②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)H＝－572kJ·mol－1＋－H＝－57.3kJ·mol－1③稀溶液中，H(aq)＋OH(aq)===H2O(l)以下结论正确的选项是()A．碳的标准焚烧热等于110.5kJ·mol－1B．氢气的热值为143kJ·g－1C．浓硫酸与稀NaOH溶液反响生成1mol水，放出57.3kJ热量D．稀醋酸与稀NaOH溶液反响生成1mol水，放出57.3kJ热量答案B2．(2018·杭州学军中学期中考试)以下几个热化学方程式能表示相应物质的标准焚烧热的是( )1H＝－110.5kJ·mol－1A．C(s)＋2O2(g)===CO(g)B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)H＝－393.5kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)H＝－571.6kJ·mol－11H＝－－1D．CH3OH(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H(g)193.0kJ·mol答案B分析表示标准焚烧热的热化学方程式应知足以下两点：一是物质完整焚烧并形成稳固的氧化物，二是发生焚烧的物质的化学计量数一定是1。A项，碳没有完整焚烧，错误；C项，H2的化学计量数不是1，错误；D项，CH3OH的焚烧产物应是CO2与液态水，而不是CO2与H2，错误。3．1.5g火箭燃料二甲基肼(H3C—NH—NH—CH3)完整焚烧生成二氧化碳气体和液态水时放出50kJ热量，则二甲基肼的标准焚烧热为( )A．1000kJ·mol－1B．1500kJ·molC．2000kJ·mol－1D．3000kJ·mol

－1－1答案C－11.5g1分析由二甲基肼的摩尔质量为60g·mol知，n＝60g·mol－1＝40mol，因此1mol二甲基肼完整焚烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热量为2000kJ，即标准焚烧热为2000kJ·mol－1。4．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)焚烧的热化学方程式分别为1＝－285.8kJ·molH2(g)＋O2(g)===H2O(l)2H122H＝－282.9kJ·molCO(g)＋2O(g)===CO(g)

11C8H18(l)＋25O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)＝－5518kJ·mol－12HCH4(g)＋2O(g)===CO2(g)＋2H2O(l)H＝－890.3kJ·mol－1同样质量的H2、CO、C8H18、CH4完整焚烧时，放出热量最少的是()A．H(g)B．CO(g)C．CH(l)D．CH(g)28184答案B285.8282.95518890.3CO(g)放出的热量最少。分析比较2、28、114、16的大小，可知同样质量时，5．能源与我们的平时生活亲密有关，以下有关能源的表达中错误的选项是( )A．我国当前使用的主要能源是化石燃料，属于不行重生能源B．提升燃料的焚烧效率对于节俭能源十分重要C．科学家正在研究开发太阳能、风能、潮汐能等新能源，并获得了必定进展D．氢能是一种理想的绿色能源，此刻的科技水平已经能够全面推行使用氢能答案D分析A项，我国当前使用的主要能源是煤和石油等化石燃料，正确；B项，提升燃料的焚烧效率对于节俭能源十分重要，正确；C项，科学家正在研究开发太阳能、风能、潮汐能等新能源，并获得了必定进展，正确；D项，氢能是一种理想的绿色能源，此刻的科技水平还没有为全面推行使用氢能做好准备，氢气的储藏和安全仍存在问题，错误。6．写出以下反响的热化学方程式：为减少SO2的排放，常采纳以下举措，将煤转变成洁净的气体燃料。21221－1已知：①H(g)＋2O(g)===HO(g)H＝－241.8kJ·mol1－12H22写出焦炭与水蒸气反响的热化学方程式。(2)已知CO(g)和CH3OH(l)的标准焚烧热H分别为－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。请写出甲醇不完整焚烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为。答案(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)H＝131.3kJ·mol(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2HO(l)H＝－443.5kJ·mol

11分析(1)依据盖斯定律，由②－①可得：C(s)＋HO(g)===CO(g)＋H(g)22则＝2－1＝(－110.5kJ·mol－1)－(－241.8kJ·mol－1)＝131.3kJ·mol－1。HHH依照标准焚烧热的看法写出两个热化学方程式：3①CH3OH(l)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)H1＝－726.5kJ·mol－11CO(g)＋O2(g)===CO2(g)22＝－283.0kJ·mol－1H依据盖斯定律，由①－②可得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)，则H＝H1－H2＝－726.5kJ·mol－1－(－283.0)kJ·mol－1＝－443.5kJ·mol－1。题组一标准焚烧热及其热化学方程式1．以下对标准焚烧热的理解中正确的选项是( )A．可燃物焚烧放出的热量就是其标准焚烧热B．1mol可燃物发生氧化复原反响所放出的热量就是其标准焚烧热C．101kPa时，1molH2焚烧生成液态水时放出的热量就是其标准焚烧热D．标准焚烧热随热化学方程式中物质前的化学计量数的改变而改变答案C分析解答此题的重点：2．以下热化学方程式中H的绝对值能表示可燃物的标准焚烧热的是( )A．H(g)＋Cl(g)===2HCl(g)H＝－184.6kJ·mol－122122H＝－283kJ·mol－1B．CO(g)＋2O(g)===CO(g)222O(l)＝－571.6kJ·mol－1H422H＝－802.3kJ·mol－1D．CH(g)＋2O(g)===CO(g)＋2HO(g)答案B分析依据标准焚烧热的看法可知，A项生成的不是氧化物，B项切合标准焚烧热的看法，C项H2的化学计量数不是1，D项生成的不是液态水。3．以下说法正确的选项是( )A．乙烯完整焚烧时，放出的热量为乙烯的标准焚烧热B．在25℃、101kPa时，1mol碳焚烧所放出的热量为碳的标准焚烧热C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)H＝－566kJ·mol－1，可知CO的标准焚烧热为283kJ·mol－1D．乙炔的标准焚烧热为1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反响的H＝－2599.2kJ·mol

－1答案C分析选项A没有指明乙烯的物质的量为1mol，且没说明水的齐集状态；选项B中没有指明1mol碳完整焚烧生成CO2(g)；选项D中热化学方程式中生成物水应为液态，反响热H与其不对应。4．甲醇属于可重生能源，可取代汽油作为汽车的燃料，以下能正确表示甲醇焚烧的热化学方程式为()3322H＝763.3kJ·mol－1A．CHOH(l)＋2O(g)===CO(g)＋2HO(l)3322＝－763.3kJ·mol－12H3H＝－675.3kJ·mol－1C．CH3OH(l)＋2O2(g)===CO2(g)＋2HO(g)D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)H＝－1526.6kJ·mol－1答案B分析依据标准焚烧热的定义，书写表示标准焚烧热的热化学方程式时要以1mol可燃物为标准，其余物质的化学计量数可为分数，且生成物应为稳固氧化物。5．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准焚烧热挨次是H＝－393.5kJ·mol－1、＝－285.8kJ·mol－1、＝－890.31kJ·mol－1、＝－2800kJ·mol－1，则以下热化HHH学方程式正确的选项是()12H＝－393.5kJ·mol－1A．C(s)＋2O(g)===CO(g)B．222O(g)H＝－571.6kJ·mol－12H(g)＋O(g)===2HC．CH4(g)＋2O(g)===CO2(g)＋2H2O(g)H＝－890.31kJ·mol－11H＝－1400kJ·mol－1D.2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)答案D分析成的

依据标准焚烧热的看法中生成稳固氧化物的含义可知，H2O应当为液态，故只有D正确。

CO2(g)

是

C的稳固氧化物，生6．一些烷烃的标准焚烧热以下表：化合物标准焚烧热/kJ·mol－1化合物标准焚烧热/kJ·mol－1甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52-甲基丁烷3531.3以下说法正确的选项是()A．正戊烷的标准焚烧热大概是－13540kJ·molB．热稳固性：正丁烷＞异丁烷C．乙烷焚烧的热化学方程式为2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)H＝－1560.8kJ·mol－1D．同样质量的烷烃，碳的质量分数越大，焚烧放出的热量越多答案A分析A项，由正丁烷和异丁烷的标准焚烧热数据可推出正戊烷比2-甲基丁烷的标准焚烧热略大些，正确；B项，正丁烷和异丁烷焚烧生成等量的同样的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，1mol正丁烷完整焚烧放出的热量比1mol异丁烷完整焚烧放出的热量多，即1mol正丁烷与O反响时断键所汲取的能量比1mol异丁烷与O反响时断键所汲取的能量22少，进而说明正丁烷的热稳固性小于异丁烷，错误；C项，H＝－3121.6kJ·mol－12且HO应为液态，错误；D项，1gCH4焚烧放出55.64kJ的热量，1gC2H6焚烧放出52.03kJ的热量，错误。题组二标准焚烧热的有关计算7．油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生以下反响：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)已知焚烧1kg该化合物开释出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的标准焚烧热为( )A．3.8×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1答案C分析标准焚烧热是指25℃、101kPa下，1mol纯物质完整焚烧生成稳固氧化物时所放出4的热量，则1mol油酸甘油酯的标准焚烧热为3.8×10kJ×884g·mol－1≈3.4×104kJ·mol1000g－1。8．已知丙烷的标准焚烧热H＝－2215kJ·mol－1，若必定量的丙烷完整焚烧后生成1.8g水，则放出的热量约为()A．55kJB．220kJC．550kJD．1108kJ答案A分析丙烷分子式是CH,1mol丙烷焚烧会产生4mol水，则丙烷完整焚烧产生1.8g水，38耗费丙烷的物质的量是38mol，因此反响放出的热量是2215kJ·mol－1n(CH)＝0.025×0.025mol≈55kJ，故答案是A。9．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)H＝－571.6kJ·mol－11H＝－282.9kJ·mol－1CO(g)＋2O2(g)===CO2(g)某H2和CO的混淆气体完整焚烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混淆气体中H和CO的物质的量之比为()2A．2∶1B．1∶2C．1∶1D．2∶3答案C分析依据热化学方程式可知：H2的标准焚烧热为571.6kJ·mol－1÷2＝285.8kJ·mol－1。3.6g生成的n(H2O)＝18g·mol－1＝0.2mol，参加反响的H2为0.2mol，故H2焚烧放出的热量为0.2mol×285.8kJ·mol－1＝57.16kJ。CO焚烧放出的热量为113.74kJ－57.16kJ＝56.58Q56.58kJ放282.9kJ·mol－1＝0.2mol。则n(H2)∶n(CO)＝1∶1。kJ，故n(CO)＝|HCO|＝题组三能源10．以下图示关系中不正确的选项是( )答案B11．(2019·金华市十校联考)以下有关能源的说法不正确的选项是( )A．光电变换的基本装置就是太阳能电池，应用相当宽泛B．利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下可使水分解产生氢气C．贮氢合金的发现和应用，开拓认识决氢气储存、运输难题的新门路D．煤、石油、天然气、氢能中，天然气、氢能是可重生能源答案D分析化石燃料包含煤、石油和天然气，不可以重生，而氢能是能够重生的能源，D不正确。12．合理利用燃料减小污染切合“可连续发展”理念，以下对于燃料的说法正确的选项是( )A．“可燃冰”(化学构成为CH4·nH2O)是将水变成油的新式燃料B．氢气是拥有热值高、无污染等长处的燃料C．乙醇是比汽油更环保、不行重生的燃料D．石油和煤是工厂常常使用的可重生的化石燃料答案B分析A项，“可燃冰”外观像冰，其化学构成是CH4·nH2O，水的化学式为H2O，依据元素守恒知，水不可以变成油，错误；B项，氢能源拥有根源广、热值高的长处，且焚烧后生成水，对环境无污染，正确；C项，乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，其焚烧产物是二氧化碳和水，但乙醇为可重生能源，错误；D项，石油和煤都属于化石燃料，且属于不行重生能源，错误。13．能源与人类的生活和社会发展亲密有关，以下对于能源开发和利用的说法中，你以为说法不正确的选项是( )A．充分利用太阳能B．就地取材开发利用风能、水能、地热能、潮汐能C．合理、安全开发利用氢能、核能D．能源都是经过化学反响获取的答案D分析A项，太阳能取之不尽用之不停且绿色无污染，是理想的能源，故应充分利用太阳能，正确；B项，风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染，故应就地取材合理开发，正确；C项，氢能根源广、热值高、无污染，核能安全开发后也是理想能源，正确；D项，人类利用的能源不必定都是经过化学反响获取的，如水力发电，错误。14．已知以下两个热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)H＝－571.6kJ·mol－138222H＝－2220kJ·mol－1CH(g)＋5O(g)===3CO(g)＋4HO(l)请依据上边两个热化学方程式，回答以下问题：(1)H2的标准焚烧热为，C3H8的标准焚烧热为。(2)1molH2和2molC3H8构成的混淆气体完整焚烧开释的热量为。现有H2和C3H8的混淆气体共5mol，完整焚烧时放热3847kJ，则在混淆气体中H2和C3H8的体积比是。答案(1)285.8kJ·mol－12220kJ·mol－1(2)4725.8kJ(3)3∶1分析(1)依据标准焚烧热的看法知238的标准焚烧热分别为285.8kJ·mol－1、2220H、CHkJ·mol－1。(2)完整焚烧开释的总能量的计算式为Q放＝1mol×285.8kJ·mol－1＋2mol×2220kJ·mol－1＝4725.8kJ。(3)设H、CH的物质的量分别为n、n，则有23812n1＋n2＝5moln1×285.8kJ·mol－1＋n2×2220kJ·mol－13847kJ解得

n1＝

154

mol

5n2＝4mol，在同样p、T时，V(H2)∶V(C3H8)＝n(H2)∶