专题-能源的充分利用

...wd......wd......wd...第4课时能源的充分利用[学习目标定位]1.正确认识标准燃烧热的概念，学会利用标准燃烧热进展相关的计算。2.知道能源是人类存在和社会开展的重要根基，了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。一标准燃烧热1．1.00L1.00mol·L－1H2SO4溶液与2.00L1.00mol·L－1NaOH溶液完全反响，放出114.6kJ热量，该反响的中和热为57.3_kJ·mol－1，表示其中和热的化学方程式是eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3_kJ·mol－1。2．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，该反响中ΔH表示的意义是燃烧2_mol_H2生成液态H2O，放出571.6_kJ的热量。假设燃烧1molH2生成液态水时的反响热为ΔH1,生成气态水时的反响热为ΔH2，则ΔH1和ΔH2的大小关系是ΔH1<ΔH2；ΔH1＝－285.8_kJ·mol－1；ΔH1表示的意义是1_mol_H2完全燃烧生成稳定的液态水，放出285.8_kJ的热量。3．标准燃烧热的概念及其计算(1)标准燃烧热的概念：在101_kPa的压强下，1_mol物质完全燃烧的反响热。标准燃烧热的单位是kJ·mol－1。(2)标准燃烧热的意义：甲烷的标准燃烧热为890.31kJ·mol－1，或ΔH＝－890.31kJ·mol－1，它表示101kPa时，1_molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出890.31kJ的热量。(3)标准燃烧热的计算：由燃烧热定义可知，101kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其标准燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|或变式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，而不是指一般反响的反响热。(4)热值：1_g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。归纳总结1．标准燃烧热及表示燃烧热的热化学方程式(2)标准燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示标准燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。2．标准燃烧热和中和热的对比标准燃烧热中和热一样点能量变化放热反响ΔH及其单位ΔH<0，单位均为kJ·mol－1不同点反响物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成水的量为1mol表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和热为57．3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－11．以下说法正确的选项是()A．硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的标准燃烧热B．在101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热C．在101kPa时，由2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1可知，CO的标准燃烧热为283kJ·mol－1D．乙炔的标准燃烧热为1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(g)反响的ΔH＝－2599.2kJ·mol－1答案C解析理解标准燃烧热的概念，一是注意可燃物的用量为1mol纯物质；二是注意反响的程度，完全燃烧并生成稳定的氧化物，如C生成CO2(g)，S生成SO2(g)，H2生成H2O(l)。选项A没有指明硫的物质的量为1mol；选项B中没有指明1mol碳完全燃烧生成CO2；选项D中热化学方程式的生成物水应为液态，反响热ΔH与其不对应。2．在101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的热量。(1)H2的标准燃烧热为__________，表示H2标准燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)假设1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，则4g氢气完全燃烧生成气态水时，放出的热量为________________________________________________________________________。答案(1)285.8kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1(2)483.6kJ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2.00molH2O时，需燃烧2.00molH2，故H2的标准燃烧热为eq\f(571.6kJ,2mol)＝285.8kJ·mol－1。(2)H2燃烧生成1mol气态水时，放出的热量为285.8kJ·mol－1－eq\f(2.444kJ,1g)×18g·mol－1≈241.8kJ·mol－1,4g氢气燃烧放出的热量为241.8kJ·mol－1×eq\f(4g,2g·mol－1)＝483.6kJ。二能源1．能源有不同的分类，具体如下：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、生物质能等性质可再生能源太阳能、风能、氢能、生物质能等不可再生能源化石燃料、核能2.我国能源现状：我国目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机趋严重。3．解决能源危机的方法：(1)加强科技投入，提高管理水平，改善开采、运输、加工等各个环节。(2)科学地控制燃烧反响，使燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。(3)寻找新的能源，现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。这些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。归纳总结能源的概念及新能源的开发(1)但凡能提供能量的资源，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能源。(2)目前使用最多的常规能源化石燃料是不可再生能源，且利用效率较低。新能源的开发利用是今后人类存在和社会持续开展的热点问题之一。3．以下分别是利用不同能源发电的实例图形，其中不属于新能源开发利用的是()答案C解析C项，火力发电是利用煤作燃料，不属于新能源的开发利用。4．能源是人类赖以存在和开展的重要物质根基，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题。答复以下问题：(1)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，以下关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，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用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，用煤作燃料实惠C．煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重D．通过干净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率(2)乌克兰科学家将铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是____________________________________________________。(3)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料。2.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43kJ的热量，表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为_______________________________。答案(1)ACD(2)使煤油雾化，增大煤油与助燃剂的接触面积，提高燃烧效率(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.89kJ·mol－1解析(1)煤是一种化石燃料，也是重要的化工原料，属于不可再生能源，把煤作燃料简单燃烧掉是一种浪费，并且煤中所含的硫在燃烧时生成SO2会对环境造成污染，通过干净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率。(2)煤油雾化后可使煤油与助燃剂充分接触，提高燃烧效率。(3)1mol乙醇燃烧时放出的热量为59.43kJ×eq\f(46g,2.0g)＝1366.89kJ。1．以下说法正确的选项是()A．在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫该物质的标准燃烧热B．弱酸和碱发生中和反响生成1mol水，这时的反响热叫中和热C．标准燃烧热和中和热是反响热的两种D．101kPa时，纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫该物质的标准燃烧热答案C解析此题应注意标准燃烧热和中和热的区别。A项中没有确定“物质完全燃烧生成稳定的氧化物〞这一条件，所以A项错误；B项中应为稀酸与稀碱发生中和反响生成1molH2O时所释放的热量称为中和热，B项错误；D项中未限定可燃物的物质的量是1mol，所以D项错误。2．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成新技术〞，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)把煤“吃干榨尽〞。以下有关说法正确的选项是()①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化③该技术实现了煤的清洁利用④该技术实现了煤的高效利用A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④答案C解析能源日益短缺，对化石燃料的综合利用是一个重要问题。煤粉加压气化制备合成气包含反响C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2，因此涉及物理变化和化学变化。由于煤粉加压技术的合理加工使煤的利用到达了既清洁又高效。3．3.0g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98kJ，则表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式是()A．2C2H6(g)＋7O2(g)=4CO2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－3119.6kJ·mol－1B．C2H6(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1559.8kJ·mol－1C．C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1559.8kJ·mol－1D．C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1559.8kJ·mol－1答案D解析由于标准燃烧热的热化学方程式应以1mol燃料为标准书写，且生成的水应为液态，故A项错误；燃烧产物CO不是C2H6完全燃烧后的稳定氧化物，H2O的状态不应为气态而应为液态，故B项错误；常温下水为液态，故C项错误。4．以下关于热化学反响的描述中正确的选项是()A．H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反响的反响热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH(g)的标准燃烧热为192.9kJ·mol－1C．H2(g)的标准燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝571.6kJ·mol－1D．葡萄糖的标准燃烧热是2800kJ·mol－1，则eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1答案D解析H2SO4和Ba(OH)2反响时还生成BaSO4沉淀，故其反响热还应包括BaSO4沉淀的生成热，A错误；甲醇蒸气的标准燃烧热是1molCH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，B错误；标准燃烧热的定义是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，C错误。5．能源是人类存在和开展的重要支撑因素。化石能源(煤、石油、天然气)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能等)的开发。(1)我国目前最主要的能源品种是____，能源利用中存在的主要问题有________________________________。(2)为减少污染，提高燃料利用率，以下措施可以到达目的的是________(填字母)。A．将城市居民燃煤改为使用气体燃料B．假设将原来烧天然气的灶具改烧液化石油气，应增大空气进入量或减少液化石油气的进入量C．研制燃料电池D．在农村大力开展沼气(3)某些科学家对以下三个化学反响很感兴趣：①3FeCl2＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(500℃))Fe3O4＋6HCl＋H2②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCleq\o(=,\s\up7(100℃))6FeCl3＋6H2O＋O2③6FeCl3eq\o(=,\s\up7(300℃))6FeCl2＋3Cl2↑科学家想利用上述反响来制取的一种很有意义的物质是________，该物质作为燃料的优点有______、________、________。答案(1)煤人均能源占有量少，能源利用率低，单位产值能耗高(2)ACD(3)H2放热多来源丰富燃烧产物对环境无污染解析(3)①×2＋②＋③可得：2H2Oeq\o(=,\s\up7(一定条件))2H2↑＋O2↑，相当于用H2O制H2。40分钟课时作业[经典根基题]题组1能源问题1．氢气是人类未来最理想的燃料，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是()A．利用太阳能直接使水分解产生氢气B．以焦炭和水制取水煤气(含CO和H2)后别离出氢气C．用铁和盐酸反响放出氢气D．由热电站提供电力电解水产生氢气答案A解析电解水制备H2需消耗大量电能；用焦炭制水煤气需消耗大量热能。2．关于能源，以下说法中不正确的选项是()A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能B．柴草燃烧时释放的能量与太阳能无关C．核能和地热能来自地球自身D．潮汐能来源于月球引力作功答案B3．近年来，北京市公共汽车大局部采用天然气作为燃料，其主要目的是()A．防止石油短缺B．降低成本C．减少对大气的污染D．加大发动机的动力答案C题组2标准燃烧热的概念及计算4．以下说法中正确的选项是()A．物质燃烧放出的热量是标准燃烧热B．1molC燃烧生成CO时放出的热量就是C的标准燃烧热C．1molH2燃烧生成水时放出的热量是H2的标准燃烧热D．一样条件下，1molH2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1molH2O(l)放出的热量值相等答案D解析标准燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，A项错误；B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，故1molH2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，错误；根据能量守恒定律可知，D项正确。5．以下关于反响热的描述中正确的选项是()A．HCl和NaOH反响的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反响的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．CO(g)的标准燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)反响的ΔH＝2×283.0kJ·mol－1C．反响热有正负之分，标准燃烧热ΔH全部是正值D．1mol甲烷燃烧生成标准气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热答案B解析中和热是以生成1molH2O(l)作为标准的，因此A不正确；标准燃烧热是指1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，D不正确；燃烧热ΔH都是负值，C不正确。6．在25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是ΔH＝－393.5kJ·mol－1、ΔH＝－285.8kJ·mol－1、ΔH＝－890.31kJ·mol－1、ΔH＝－2800kJ·mol－1，则以下热化学方程式正确的选项是()A．C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.31kJ·mol－1D.eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1答案D解析根据标准燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2(g)是C的稳定氧化物，生成的H2O应该为液态，故只有D正确。7．丙烷的标准燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，假设一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为()A．55kJB．220kJC．550kJD．1108kJ答案A解析丙烷分子式是C3H8,1mol丙烷燃烧会产生4mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)＝0.025mol，所以反响放出的热量是2215kJ·mol－1×0.025mol≈55kJ，故答案是A。8．：①25℃、101kPa时，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1又稀醋酸电离吸热。以下结论正确的选项是()A．C的燃烧热大于110.5kJ·mol－1B．①的反响热为221kJ·mol－1C．稀硫酸与稀NaOH溶液反响的中和热为－57.3kJ·mol－1D．稀醋酸与稀NaOH溶液反响生成1mol水，放出57.3kJ热量答案A解析101kPa1molC(s)完全燃烧生成CO2放出的热量为C(s)的燃烧热，故C(s)的燃烧热大于110.5kJ·mol－1，A项正确；①的反响热为－221kJ·mol－1，B项不正确；稀硫酸与稀NaOH溶液反响的中和热为57.3kJ·mol－1，C项不正确；CH3COOH电离时吸热，稀醋酸与稀NaOH溶液反响生成1mol水，放出热量小于57.3kJ。9．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.9kJ·mol－1C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1一样质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是()A．H2(g)B．CO(g)C．C8H18(l)D．CH4(g)答案B解析对比：eq\f(285.8,2)、eq\f(282.9,28)、eq\f(5518,114)、eq\f(890.3,16)的大小，可知，一样质量时，CO(g)放出的热量最少。10．：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.9kJ·mol－1某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为()A．2∶1B．1∶2C．1∶1D．2∶3答案C解析根据热化学方程式可知，H2的燃烧热为571.6kJ·mol－1÷2＝285.8kJ·mol－1。生成的n(H2O)＝eq\f(3.6g,18g·mol－1)＝0.2mol，参加反响的H2为0.2mol，故H2燃烧放出的热量为0.2mol×285.8kJ·mol－1＝57.16kJ。CO燃烧放出的热量为113.74kJ－57.16kJ＝56.58kJ，故n(CO)＝eq\f(Q放,|ΔHCO|)＝eq\f(56.58kJ,282.9kJ·mol－1)＝0.2mol。则n(H2)∶n(CO)＝1∶1。[能力提升题]11．(1)：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，假设1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反响H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)的ΔH＝________kJ·mol－1。氢气的标准燃烧热为________kJ·mol－1。(2)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，1.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367kJ热量，表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)－285.8285.8(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－62.882kJ·mol－112．一些烷烃的燃烧热如下表：化合物标准燃烧热/kJ·mol－1化合物标准燃烧热/kJ·mol－1甲烷891.0正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.5异戊烷3531.3(1)热稳定性：正丁烷________(填“＞〞或“＜〞)异丁烷。(2)写出表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式__________________________________________________________________________________________________________。(3)一样物质的量的烷烃，碳原子数越多，燃烧放出的热量越________(填“多〞或“少〞)。(4)有同学估计“正戊烷的标准燃烧热大约在3540kJ·mol－1左右〞，你认为正确吗________________________________________________________________________。理由是________________________________________________________________________。答案(1)＜(2)C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1560.8kJ·mol－1(3)多(4)正确正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的燃烧热亦应略大于异戊烷解析(1)正丁烷的燃烧热比异丁烷的燃烧热大，说明正丁烷具有的能量高于异丁烷，所以热稳定性：正丁烷＜异丁烷。(2)C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1560.8kJ·mol－1。(3)由表中数据分析，碳原子数越多，标准燃烧热越大，所以一样物质的量的烷烃燃烧时放出的热量随碳原子数的增多而增多。(4)由表中数据分析，正丁烷的燃烧热比异丁烷略大，所以正戊烷的标准燃烧热也应略大于异戊烷，此同学的估计合理。13．现城市使用的燃料大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水(蒸气)反响制得，故又称水煤气。(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式：_____________________________。(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷标准燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)