2024高中化学第一章化学反应与能量第二节燃烧热能源教案新人教版选修4

PAGE7-其次节燃烧热能源[明确学习目标]1.了解燃烧热的概念，驾驭有关燃烧热的计算。2.了解能源是人类生存和社会发展的基础和化学在解决能源危机中的重要作用。3.了解运用化石燃料的利弊和新能源的开发。一、燃烧热1．定义在25℃、101kPa时，eq\o(□,\s\up3(01))1mol纯物质eq\o(□,\s\up3(02))完全燃烧生成eq\o(□,\s\up3(03))稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。2．单位燃烧热属于反应热的一种，单位为eq\o(□,\s\up3(04))kJ·mol－1。3．意义25℃、101kPa时，甲烷的燃烧热ΔH为－890.31kJ·mol－1，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1。表示eq\o(□,\s\up3(05))1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31kJ的热量。二、能源1．定义能供应eq\o(□,\s\up3(01))能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。化石燃料包括煤、石油、eq\o(□,\s\up3(02))自然气，其缺点是隐藏量有限、不能eq\o(□,\s\up3(03))再生、利用率eq\o(□,\s\up3(04))低、污染环境。2．新能源新能源主要包括：太阳能、eq\o(□,\s\up3(05))氢能、地热能、风能、eq\o(□,\s\up3(06))潮汐能和生物质能等。3．地位能源是eq\o(□,\s\up3(07))国民经济和eq\o(□,\s\up3(08))社会发展的重要物质基础，它的开发和利用状况可以衡量一个国家和地区的经济发展和科学技术水平。1．解决化石燃料枯竭的措施有哪些？提示：(1)提高能源利用率；(2)开发新的能源；(3)节约现有的能源。2．甲烷是可再生能源吗？提示：当甲烷来源于化石燃料——自然气时就是不行再生能源；当甲烷来源于生物质能——沼气时就是可再生能源。3．燃料充分燃烧的条件有哪些？怎样提高燃料的燃烧效率？提示：燃料充分燃烧的条件一是要有足够的空气，二是燃料与空气有足够大的接触面积。提高燃料的燃烧效率应实行以下措施：(1)通入足量空气，使燃料充分燃烧；空气足量但要适量，否则，过量的空气会带走部分热量。(2)增大燃料与空气的接触面积，通常将大块固体燃料粉碎，液体燃料雾化。一、燃烧热1．燃烧热和中和热的比较2．有关“完全燃烧”的几点说明“完全燃烧生成稳定的氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为稳定的氧化物。下列元素生成对应的稳定氧化物分别是：C→CO2，H→H2O，S→SO2。C→CO不是完全燃烧，水的稳定状态为液态不是气态，S不能干脆生成SO3。3．表示物质燃烧热的热化学方程式和燃烧反应的热化学方程式的区分燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物必需是1mol且生成稳定的氧化物，然后以此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；燃烧反应热化学方程式以实际燃烧物质的量和生成物状态表示，可燃物不肯定是1mol。[即时练]1．下列关于热化学反应的描述中正确的是()A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ/molB．CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋566.0kJ/molC．须要加热才能发生的反应肯定是吸热反应D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热答案B解析中和热是指稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O所放出的热量，与几元酸、几元碱无关，A错误；燃烧热是指在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，CO的燃烧热是283.0kJ/mol，说明1molCO完全燃烧时放出283.0kJ的热量，在反应方程式2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)中，CO的计量数变成2，所以反应热数值是其燃烧热数值的2倍，且反应汲取能量，B正确；吸热反应是指生成物成键释放的总能量小于反应物断键汲取的总能量，与是否加热无关，C错误；依据燃烧热的定义，生成的水必需是液态水，D错误。2．丙烷作为清洁能源具有广袤的市场前景。已知下列两个热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220kJ·mol－1试回答下列问题：(1)C3H8的燃烧热为________________，C3H8完全燃烧生成1molH2O(l)的反应热为______________。(2)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为_______。答案(1)2220kJ·mol－1－555kJ·mol－1(2)4725.8kJ解析(1)依据热化学方程式可知，丙烷的燃烧热是2220kJ·mol－1；1mol丙烷完全燃烧生成4mol液态水时放热2220kJ，所以C3H8完全燃烧生成1mol液态水的反应热为－2220kJ·mol－1÷4＝－555kJ·mol－1。(2)依据热化学方程式可知，1molH2完全燃烧放出的热量是285.8kJ。而1mol丙烷完全燃烧时放热2220kJ，所以2mol丙烷完全燃烧放热2220kJ×2＝4440kJ，因此1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为285.8kJ＋4440kJ＝4725.8kJ。规律方法书写或推断表示燃烧热的热化学方程式要做到“四看”一看可燃物的化学计量数是否为1。二看碳元素是否完全燃烧生成CO2(g)。三看氢元素是否完全燃烧生成H2O(l)。四看ΔH数值是否为负及单位是否正确。二、能源1．能源的分类2．新能源的特点(1)太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，清洁无污染，不须要开采和运输。缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。(2)氢能有三大优点：①热值高；②资源丰富；③无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。(3)风能是太阳能的一种转换形式，风能能量巨大。缺点是不稳定，受地区、季节、气候影响较大。[即时练]3．据报道，欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的激光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢。有下列几种说法：①水分解反应是放热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善生存条件；③运用氢气作燃料有助于限制温室效应；④氢气是一级能源。其中叙述正确的是()A．①② B．③④C．②③ D．①②③④答案C解析水分解反应为吸热反应，①错误；氢气不属于一级能源，④错误。4．形成节约能源和爱护生态环境的产业结构是人类与自然和谐发展的重要保证，你认为下列行为中有悖于这一保证的是()A．开发太阳能、生物质能、风能等新能源，削减运用煤、石油等化石燃料B．探讨采煤、采油新技术，提高产量以满意工业生产的快速发展C．在农村推广运用沼气D．削减资源消耗、增加资源的重复运用和资源的循环再生答案B解析化石燃料在地球上的含量是有限的，加大开采，必定带来能源的匮乏和污染物的增多，故B错误。本课归纳总结1．燃烧热eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(条件：101kPa25℃,标准：可燃物用量是1mol,结果\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(可燃物：完全燃烧,生成物：\a\vs4\al\co1(稳定的,氧化物)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(C元素→CO2g,H元素→H2Ol))))))2．能源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(按转换,过程)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一级能源太阳能、风能等,二级能源电能等)),\a\vs4\al(按运用,历史)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(常规能源化石燃料、电能等,新能源太阳能、氢能、生物质能等)),\a\vs4\al(按能源,性质)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(可再生能源太阳能、风能、生物,质能等,不行再生能源化石燃料等))))1．下列能源组合中，均属于新能源的一组是()①自然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能A．①②③④ B．①⑤⑥⑦⑧C．③④⑤⑥⑦⑧ D．③⑤⑥⑦⑧答案D解析核能、太阳能、生物质能、风能、氢能均属于新能源，具有资源丰富、可再生、没有污染或很少污染的特点。2．甲醇属可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料，下列能正确表示甲醇燃烧热的热化学方程式的是()A．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋763.3kJ·mol－1B．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－763.3kJ·mol－1C．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－675.3kJ·mol－1D．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1526.6kJ·mol－1答案B解析依据燃烧热的定义，书写表示燃烧热的热化学方程式时要以1mol可燃物为标准，其他物质的化学计量数可用分数，且生成物为稳定氧化物。3．我国锅炉燃煤渐渐采纳沸腾炉，采纳沸腾炉的好处在于()①增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源②削减炉中杂质气体(如SO2等)的生成③提高煤炭的热效率并削减CO的排放④使得燃料燃烧更充分，从而提高燃料的利用率A．①② B．①③④C．②③ D．③④答案D解析大块的固体燃料与空气的接触面积有限，燃烧往往不够充分，采纳沸腾炉将固体燃料粉碎，以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率，同时又能防止煤炭不充分燃烧产生CO污染大气。4．一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热(kJ·mol－1)化合物燃烧热(kJ·mol－1)甲烷891.0正丁烷2878.0乙烷1559.8异丁烷2869.6丙烷2221.5异戊烷3531.3下列说法正确的是()A．正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol－1B．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多C．正丁烷转化为异丁烷的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)=CH3CH(CH3)CH3(g)ΔH＝＋8.4kJ·mol－1D．甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－891.0kJ·mol－1答案A5．已知25℃、101kPa时，一些物质的燃烧热如下：化学式ΔH(kJ·mol－1)①C6H6(l)－3267.5②CO(g)－283.0③C2H5OH(l)－1366.8试写出表示上述物质燃烧热的热化学方程式。①________________________________________________________。②________________________________________________________。③________________________________________________________。答案①C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－3267.5kJ·mol－1②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1③C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－16．解决目前燃料运用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，已成为当前和将来的一项重大课题。有专家提出利用太阳能促使燃料循环运用的构想，如图所示：过程Ⅰ可用如下反应表示：①2CO2eq\o(=,\s\up15(光能))2CO＋O2②2H2Oeq\o(=,\s\up15(光能))2H2↑＋O2↑③2N2＋6H2Oeq\o(=,\s\up15(光能))4NH3＋3O2④2CO2＋4H2Oeq\o(→,\s\up15(光能))2CH3OH＋3O2⑤2CO＋4H2Oeq\o(→,\s\up15(光能))________＋3O2请回答下列问题：(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。(2)