新苏教版高中化学选择性必修1学案：1.1.3 能源的充分利用

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第3课时能源的充分利用[核心素养发展目标]1.宏观辨识与微观探析：在理解反应热和中和反应的反应热的基础上，从宏观上理解辨识标准燃烧热的概念，能正确书写关于标准燃烧热的热化学方程式，学会关于标准燃烧热的相关计算。2.科学态度与社会责任：在日常生活和化工生产中，形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约意识，认识化学在解决能源危机中的重要作用。一、标准燃烧热和热值1．标准燃烧热在101kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。物质完全燃烧是指物质中所含有的氮元素转化为N2(g)，氢元素转化为H2O(l)，碳元素转化为CO2(g)。2．标准燃烧热的计算由标准燃烧热定义可知：25℃、101kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×|标准燃烧热|，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的标准燃烧热：ΔH＝－eq\f(Q放,n可燃物)，此公式中的ΔH是指物质的标准燃烧热，而不是指一般反应的反应热。3．标准燃烧热的热化学方程式书写标准燃烧热的热化学方程式时，以燃烧1mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，同时可燃物要完全燃烧。例如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1。4．热值1g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。(1)在101kPa下，1mol纯物质完全燃烧所放出的热量就是其标准燃烧热()(2)表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ·mol－1()(3)标准燃烧热的数值与参与反应的可燃物的物质的量成正比()(4)所有物质的标准燃烧热其ΔH均小于0()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1．结合实例具体说明如何理解标准燃烧热概念中的“完全燃烧”？提示“完全燃烧”指物质中含有的硫元素转化为SO2(g)，碳元素转化为CO2(g)，氢元素转化为H2O(l)，氮元素转化为N2(g)。2．下列热化学方程式中的反应热是否为标准燃烧热？请说明原因。①CH4(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－607.3kJ·mol－1②H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol－1提示均不是。①中不是生成CO2；②中产物为HCl，H元素不是转化为H2O(l)。3．石墨和金刚石都是碳的单质，它们的标准燃烧热是否相等？为什么？提示不相等。因为等物质的量的石墨和金刚石具有的能量不相等，物质的量均为1mol的石墨和金刚石完全燃烧时放出的热量也不相等。4．表示标准燃烧热的热化学方程式与普通热化学方程式有何不同？举例说明。提示表示标准燃烧热的热化学方程式应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，而普通的热化学方程式对化学计量数没有特别要求。如2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1的反应热为－571.6kJ·mol－1，而标准燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1。1．下列关于标准燃烧热的说法正确的是()A．燃烧反应放出的热量就是该反应的标准燃烧热B．1mol可燃物发生氧化反应所放出的热量就是标准燃烧热C．1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时的反应热就是标准燃烧热D．101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物(C元素变为CO2气体、H元素变为液态H2O等)时的反应热就是标准燃烧热答案D2．已知在25℃和101kPa时，1gC8H18(辛烷)完全燃烧生成稳定产物时放出48.40kJ热量。表示上述反应标准燃烧热的热化学方程式正确的是()A．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－48.40kJ·mol－1B．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝＋5518kJ·mol－1D．C8H18(l)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－11036kJ·mol－1答案B解析3．计算填空：(1)在25℃、101kPa时，一定量氢气在足量的氧气中完全燃烧生成3.6gH2O(l)放出57.16kJ的热量。H2的标准燃烧热为，该条件下氢气的热值为kJ·g－1。(2)在25℃、101kPa时，CH4的热值为55.625kJ·g－1，该条件下CH4的标准燃烧热为。112L(标准状况下)CH4气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为。答案(1)－285.8kJ·mol－1142.9(2)－890kJ·mol－14450kJ解析(1)H2的标准燃烧热应以燃烧1molH2为标准，当H2完全燃烧生成0.2molH2O(l)时，需燃烧0.2molH2，故H2的标准燃烧热为－eq\f(57.16kJ,0.2mol)＝－285.8kJ·mol－1,1molH2的质量为2g，则氢气的热值为eq\f(285.8kJ,2g)＝142.9kJ·g－1。(2)1molCH4的质量为16g，则1molCH4完全燃烧放出的热量为55.625kJ·g－1×16g＝890kJ，则CH4的标准燃烧热ΔH＝－890kJ·mol－1。反应热、标准燃烧热的比较反应热标准燃烧热能量的变化放热或吸热放热ΔH的大小放热时，ΔH＜0；吸热时，ΔH＞0ΔH＜0反应物的量不限1mol物质生成物无要求完全燃烧的产物，如N→N2(g)，C→CO2(g)，H→H2O(l)二、能源1．能源的概念及其分类(1)概念能源是指可以提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等。(2)分类分类依据种类举例转换过程一次能源太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等二次能源电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等使用历史常规能源化石燃料新能源太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等能源性质可再生能源太阳能、风能、氢能、生物质能不可再生能源化石燃料、核能2.化石燃料和新能源(1)化石燃料的弊端：蕴藏量有限、不能再生；利用率低；污染环境，特别是会造成酸雨和温室效应。(2)太阳能是能量巨大的清洁能源，缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。(3)氢能有三大优点：一是热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。3．能源危机的解决方法开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。(1)我国目前使用的主要能源是化石燃料()(2)提高燃料的燃烧效率对于节约能源并不重要()(3)氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平已经能够全面推广使用氢能()(4)太阳能是可再生的新能源()(5)现在家庭使用的天然气是清洁的新能源()(6)太阳能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等都是新能源()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√1．能源问题日益突出，已成为全世界关注的社会热点。解决能源危机的方法：(1)开源节流，提高能源的利用率。其主要措施有哪些？提示调节和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加大科技投入。(2)开发新能源。新能源的特点是什么？提示新能源的特点是资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。2．某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣：①3FeCl2＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(500℃))Fe3O4＋6HCl＋H2；②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl=6FeCl3＋6H2O＋O2；③6FeCl3eq\o(=,\s\up7(300℃))6FeCl2＋3Cl2。科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是什么？该物质作为燃料的优点有哪些？(至少说三点)。提示该物质是H2。优点：热值高；产物无污染；反应原料来源广。3．将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比两个过程中放出的热量相同吗？前者有何优点？提示根据盖斯定律可知，两个过程中放出的热量相同。前者的优点有：减少污染、燃烧充分、方便运输。4．硼烷密度小、沸点低、难储存、毒性强，但它是一种热值很高的燃料(其热值是煤的2倍多)。它能否作为燃料，选择燃料需要考虑哪些因素？提示不能。选择燃料不仅要考虑热值大小，还要考虑燃料的稳定性、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等因素。1．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是()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、海洋能、核能答案C解析煤炭、天然气属于化石燃料，属于不可再生能源，也不是新能源，潮汐能来自月球的吸引，A、B项错误；地热能来自地球本身，绝大多数海洋能来自太阳能，核能来自原子核的裂变，D项错误。2．你认为下列行为有悖于“节能减排，和谐发展”这一主题的是()A．将煤进行气化处理，提高煤的综合利用率B．研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展C．开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料D．实现资源的“3R”利用观，即减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生答案B解析将煤进行气化处理，提高煤的综合利用率，能达到节能目的，故A不选；研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展，会加快能源消耗，故B选；开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能