34《燃烧热和中和热2》教案(旧人教第三册)

燃烧热和中和热第二课时［引言］上节课我们主要介绍了燃烧热的概念、计算及应用，同时了解到化石燃料对当今世界的重要性，本节课我们以我们较熟悉的煤为例，来探讨以煤为燃料的利弊问题，同时认识另一种反响热——中和热。［板书］第四节燃烧热和中和热〔第二课时〕三、使用化石燃料的利弊有关煤作燃料的探讨［投影给出P44有关煤的论点］［投影］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，应充分利用该资源为我国的社会主义建设效劳。据有人估计，我国的煤炭储量足够使用几百年。煤的形成需经过数亿年的时间，用一些就少一些，不可再生。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。煤是发热量很高的固体燃料，我国煤炭资源相比照拟集中，开采本钱较低，用煤作燃料合算。煤作为固体燃料，燃烧反响速率小，热利用效率低，且运输不方便。煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。煤大量开采时，会造成地面塌陷。［学生分组讨论，并派代表用简短的语言论述本组的观点］参考观点：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，并提高其能量利用率，同时应加快开发新能源。开采和运输方面：我国煤炭资源相比照拟集中，开采本钱较低，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、运等诸多环节，且开采出来的煤在贮存时便有局部变质，造成资源浪费，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，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。资源综合利用：煤作为固体燃料，燃烧反响速率小，热利用效率低，我们国家的煤，在进行综合利用时的方法主要是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不能有效利用，如在炼焦过程中产生的焦炉气、煤焦油等，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，积极开展煤的综合利用十分重要。污染环境方面：由于煤中除了主要元素C外，还含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃烧时会产生SO2、氮氧化物及烟尘等，严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等，从而使环境受到严重污染，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〕，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、开发新的能源也是大势所趋。［议一议］1.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2.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开展方向答案：1.首先，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，与固体燃料相比有较高的能量利用率。其次，气体燃料便于管道运输、使用方便〔易点燃、易熄灭〕、无渣无尘、清洁卫生。第三，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〔NOx〕、粉尘，造成大气污染，住宅环境、居室空气的污染那么更严重。2.管道煤气是一种清洁燃料，然而这是相对于住宅、居室环境而言的，从城市大环境看，并没有改善城市大气的污染程度。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仅仅变成由数家煤气厂排放而已。液化气是发热量最高的优质清洁燃料，但液化气使用不便，且要消耗珍贵的石油资源，天然气那么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，所以，推广使用天然气是城市燃气产业的开展方向。［想一想］1.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2.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［答案：1.不适合2.不能］［总结］我国目前的主要燃料是煤和石油，它们主要是由碳、氢等元素组成的混合物。煤和石油深加工后，可得到重要的化工原料。目前，我国对煤、石油的深加工能力缺乏，造成能源的巨大浪费，同时它们中含的硫、氮等元素经燃烧后可产生一些有毒气体，污染环境。因此，为使我国经济持续开展，必须开展合理的能源结构，对化石燃料进行深加工，同时开展新型的能源。［板书］四、新能源的开发［讲解］据专家分析，最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，在使用时对环境没有污染或很少污染。因此，它们都是很有开展前途的能源，在21世纪的能源中将会占据越来越重要的地位。1.燃料电池：主要指氢、氧燃料电池。其产生电流的原理为：负极：H2＋2OH－－2e－2H2O〔氧化反响〕正极：O2＋2H2O＋4e－4OH－〔复原反响〕总反响式：2H2＋O2===2H2O即氢气的燃烧反响，但在燃料电池中没有火焰，而是产生电流。除氢气外，甲烷、煤气、天然气都能作为燃料电池的燃料。燃料电池的优点，首先是能量利用率高，可达70%；其次，可节约大量的金属。然而，要使燃料电池产生平稳的电流并不容易。氢气、氧气必须要有特殊的催化剂才能在电极上发生上述反响，而这类催化剂的研制十分困难，价格昂贵，因此，目前燃料电池仅应用于人造卫星、航天飞机等尖端科技领域。2.氢能：氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。氢能有许多优点：氢的原料是水，资源丰富；氢燃烧时反响速率快，燃烧热值大；氢燃烧的产物是水，不污染环境，是最干净的燃料。另外，氢能的应用范围广，适应性强。3.太阳能：太阳能是一种取之不尽、用之不竭又无污染的能源。太阳能来自氢聚变成氦的核反响。估计地球外表接受来自太阳的巨大能量每年总共有5×1021kJ，只要能利用它的万分之一，就可满足目前世界上所需的能量。对太阳能的收集和利用主要有三种方式：光—热转换，光—电转换和光—化学转换。［总结］新型能源除了上述几种外，还有生物能、核能、地热能、潮汐能等。它们的共同特点是资源丰富、可以再生、没有污染或少污染，它们是远有前景，近有实效的能源。我国长期面临能源供不应求的局面，人均能源水平低，同时能源利用率低，单位产品能耗高。所以，必须用节能来缓解供需矛盾，促进经济开展，同时也有利于环境保护。因此节能是我国的一项根本国策。在节能的同时我们也要积极开展各种新型能源的研究和探索。［过渡］以上讨论话题多与燃烧热有关，由于燃烧现象的热量变化比较明显，故易于测量，但也有许多化学反响的热量变化并不明显。如酸、碱中和反响的反响热。那么，是不是它们就无法测量了呢非也！我们仍然可以通过实验对其进行测量。下面我们要讲的中和热，就与酸、碱的中和反响密切相关。［板书］五、中和热［设问］中和热是否就是酸、碱发生中和反响的反响热呢请大家阅读课本有关内容，进行答复。［学生看完课本后答复］［教师板书］1.在稀溶液中，酸跟碱发生中和反响而生成1molH2O，这时的反响热叫做中和热。［师］在理解中和热的概念时，要注意以下几点：［讲解并板书］研究条件：稀溶液反响物：酸与碱生成物及其物质的量：1molH2O放出热量：ΔH<0单位：kJ/mol［讲解］在书写物质在溶液中发生化学反响的方程式时，我们常用aq来表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的离子。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。［投影练习］写出以下反响的热化学方程式：实验测得：〔1〕1L1mol/L稀盐酸跟1L1mol/LNaOH溶液起中和反响放出57.3kJ热量。〔2〕1L1mol/LKOH溶液中和1L1mol/LHNO3溶液，放出57.3kJ的热量。〔3〕1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反响，放出114.6kJ的热量。［学生练习，教师巡视］［请一位同学把结果写于黑板］［学生板书］〔1〕NaOH〔aq〕＋HCl〔aq〕===NaCl〔aq〕＋H2O(l);ΔH=－57.3kJ/mol〔2〕KOH〔aq〕＋HNO3〔aq〕===KNO3〔aq〕＋H2O〔l〕；ΔH=－57.3kJ/mol〔3〕2NaOH〔aq〕＋H2SO4〔aq〕===Na2SO4〔aq〕＋2H2O〔l〕；ΔH=－114.6kJ/mol［设问］第〔1〕个反响的反响热是多少中和热是多少第〔2〕个反响呢［学生答］反响〔1〕、〔2〕的反响热和中和热均为57.3kJ/mol［追问］反响〔3〕的情况又怎样呢［学生思考后答复］反响〔3〕的反响热为114.6kJ/mol，中和热为57.3kJ/mol〔〕［问］为什么它的反响热与中和热不同呢［生］因为中和热要求反响生成的H2O为1mol，而反响〔3〕生成H2O为2mol，故其中和热应为反响热的二分之一。［师］很好！比较这三个反响的异同，可得出什么结论［学生分组讨论后答复］结论：不同点：不同酸、碱之间的反响。相同点：同为强酸、强碱之间的中和反响；它们的中和热相同。［问］为什么不同的强酸、强碱之间发生中和反响，其中和热的数值相同［答］因为它们反响的实质相同，即均为H＋与OH－结合成H2O的反响。［师］十分正确！于是，强酸强碱发生中和反响的实质及中和热我们可表示如下：H＋〔aq〕＋OH－〔aq〕===H2O〔l〕；ΔH=－57.3kJ/mol［议一议］假设是有弱酸和弱碱参加的中和反响，能用上式表示吗其中和热的数值还为57.3kJ/mol吗假设不是，偏大还是偏小答案：不能；中和热的数值不为57.3kJ/mol，一般偏小〔因为弱电解质的电离多为吸热〕。［想一想］NaOH〔aq〕＋HCl〔aq〕===NaCl〔aq〕＋H2O〔l〕；ΔH=－57.32kJ/mol。Ca〔OH〕2〔aq〕＋H2SO4〔aq〕===CaSO4〔s〕＋2H2O(l);ΔH=－130.20kJ/mol。导致130.20kJ/mol≠2×57.32kJ/mol的因素是。分析：此题考查学生对中和热实质的理解。CaSO4沉淀〔不是以离子形式存在于大量水中〕有热效应，HSO不是强酸，Ca〔OH〕2不是强碱，即不是独立的H＋和OH－。解答：因为生成CaSO4沉淀有热效应；又HSO不是强酸，中和过程中电离有热效应；Ca〔OH〕2不是强碱，中和过程中电离为Ca2＋和OH－时也有热效应。［讲解］由于中和热是以生成1molH2O所放出的热量来定义的，故在书写它们的热化学方程式时，应以生成1molH2O〔l〕为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：上述反响式〔3〕可写为［板书］NaOH〔aq〕＋H2SO4〔aq〕===Na2SO4〔aq〕＋H2O(l)；ΔH=－57.3kJ/mol［师］即表示中和热的化学反响方程式中也可以出现分数。［过渡］我们知道，中和热和燃烧热都是反响热中的一种。那么，它们之间有什么异同呢［板书］2.中和热和燃烧热的比较。［师］请大家分组讨论，得出结果。［学生讨论］［教师把学生的讨论结果进行投影归纳］［投影］中和热与燃烧热的比较。［小结］本节课我们主要对化石燃料中煤的利弊进行了研讨，并重点学习了中和热的知识，同时认识了几种新能源。［布置作业］习题四复习题：二、6［板书设计］第四节燃烧热和中和热〔第二课时〕三、使用化石燃料的利弊有关煤作燃料的探讨四、新能源的开发五、中和热1.在稀溶液中，酸跟碱发生中和反响而生成1molH2O，这时的反响热叫做中和热。研究条件：稀溶液反响物：酸与碱生成物及其物质的量：1molH2O放出热量：ΔH<0单位：kJ/mol〔1〕NaOH〔aq〕＋HCl〔aq〕===NaCl〔aq〕＋H2O〔l〕；ΔH=－57.3kJ/mol〔2〕KOH〔aq〕＋HNO3〔aq〕===KNO3〔aq〕＋H2O〔l〕；ΔH=－57.3kJ/mol〔3〕2NaOH〔aq〕＋H2SO4〔aq〕===Na2SO4〔aq〕＋2H2O〔l〕；ΔH=－114.6kJ/molNaOH〔aq〕＋H2SO