第2節(jié)：燃燒熱與能源

1、焓(H)：是與內(nèi)能有關(guān)的物理量.

是反應(yīng)物和生成物固有的性質(zhì)。

(描述與反應(yīng)熱有關(guān)的能量變化的物理量)

等壓反應(yīng)（又稱恒壓反應(yīng)）：通常反應(yīng)都在敞口容器中進(jìn)行，反應(yīng)系統(tǒng)壓強(qiáng)與外界大氣壓相等，壓強(qiáng)基本不變。一般化學(xué)反應(yīng)都是恒壓反應(yīng)。用焓變△H表示反應(yīng)熱等壓反應(yīng)能量只轉(zhuǎn)化熱能，沒(méi)有光能、電能等的轉(zhuǎn)化。

焓變的單位是：kJmol-1。焓變：數(shù)學(xué)表達(dá)式：△H=生成物總能量—反應(yīng)物總能量生成物總能量=反應(yīng)物總能量？×因任何化學(xué)變化都伴隨能量的轉(zhuǎn)變重點(diǎn)知識(shí)回顧2、熱化學(xué)方程式的寫(xiě)法(1)、必須注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。(2)、方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示物質(zhì)的量，不表示分子個(gè)數(shù)，故可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。(3)、必須注明反應(yīng)熱前的“+”、“-”。（4）、反應(yīng)熱的多少必須與反應(yīng)物的物質(zhì)的量的多少對(duì)應(yīng)，且注明單位“kJ/mol”1.中和熱：在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O的反應(yīng)熱叫中和熱。2.強(qiáng)酸和強(qiáng)堿生成1molH2O時(shí)都放出57.3kJ的熱量，即強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱都是57.3kJ/mol。

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/mol

注意：①中和熱是以生成1molH2O(l)定義的

②濃酸和濃堿的中和熱數(shù)值﹥57.3kJ/mol。（因濃酸和濃堿稀釋時(shí)放出熱量）

③強(qiáng)酸和弱堿、強(qiáng)堿和弱酸、

弱堿和弱酸的中和熱數(shù)值﹤

57.3kJ/mol.

（因弱堿弱酸部分電離，需吸收熱量。）重點(diǎn)知識(shí)回顧概念辨析若將1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、濃硫酸、稀硝酸，恰好完全反應(yīng)時(shí)的熱效應(yīng)分別為△H1、△H2

、△H3

；則三者的大小關(guān)系為

。CH3COOHH2SO4(濃）HNO3

放出的熱：Q1（最少）Q2（最多）

Q3熱效應(yīng)：△H1＞△H3

＞△H2我們?nèi)∫欢康柠}酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應(yīng)，哪些數(shù)據(jù)可以幫助我們測(cè)出它們的反應(yīng)熱呢？請(qǐng)大家討論回答。

Q=-mcΔt

我們?nèi)绾蔚玫缴鲜鰯?shù)據(jù)呢？酸、堿溶液質(zhì)量相加或溶液密度×體積Q：中和反應(yīng)放出的熱量。m：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。C：反應(yīng)混合液的比熱容。Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。

C=4.18J/(g.℃)Δt可用溫度計(jì)測(cè)出反應(yīng)前后的溫度相減得到。一、燃燒熱及有關(guān)計(jì)算1

燃燒熱的的概念:

25℃101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時(shí)所放出的熱量。2

概念理解：（1）研究條件：25℃101kPa，條件不同，反應(yīng)熱不同（2）燃料的物質(zhì)的量規(guī)定為1mol（3）生成穩(wěn)定化合物（即生成物物不能繼續(xù)燃燒）一般如：C--CO2（g）S–SO2

（g）H–H2O（l）（4）單位：KJ/mol第2節(jié)燃燒熱能源【問(wèn)】甲烷的燃燒熱為890.31kJ其意義是什么？答：25℃、101kPa下，１mol甲烷完全燃燒生成CO2(氣)和H2O(液)時(shí)放出890.31kJ的熱量。熱化學(xué)方程式表示為：

CH4（g）+2O2（g）====CO2（g）+2H2O（l）

△H=－890.31kJ/mol用熱化學(xué)方程式表示燃燒熱的時(shí)候可燃物的計(jì)量數(shù)一定為“1”。2：中和熱和燃燒熱的聯(lián)系和區(qū)別【探討1】在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ/mol5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則氫氣和甲烷的體積比為()A.1:3B.3:1C.1:4D.1:1解1：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，yx+y=5(571.6/2)x+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1x=3.75moly=1.25mol☆3.有關(guān)燃燒熱的計(jì)算5.100g碳燃燒所得氣體中，CO占體積，CO2占（探討2）100g碳燃燒所得氣體中，CO占1/3體積，CO22/3占體積，且C(s)+1/2O2(g)====CO(g)ΔH=－110.35kJ·mol-1,CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=－282.57kJ·mol-1。與這些碳完全燃燒相比較，損失的熱量是（）A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJC解：損失的熱量=1001213××282.57=784.92☆3.有關(guān)燃燒熱的計(jì)算解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ1mol混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3H42220769.41450.6483.6＝31

ΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關(guān)系？ΔH=ΔH1+ΔH2ΔHBACΔH1ΔH2蓋斯定律:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變（ΔH）只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的焓變亦可以由這幾個(gè)反應(yīng)的焓變相加減而得到。應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)注意：⑴當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時(shí)，△H也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。⑵反應(yīng)式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，△H也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算，且要帶“+”、“-”符號(hào)，即把△H看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。⑶通過(guò)蓋斯定律計(jì)算比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，同樣要把△H看作一個(gè)整體。⑷在設(shè)計(jì)的反應(yīng)過(guò)程中常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí)，會(huì)吸熱；反之會(huì)放熱。⑸當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。例如：可以通過(guò)兩種途徑來(lái)完成。如上圖表：已知：根據(jù)蓋斯定律，則其數(shù)值與用量熱計(jì)測(cè)得的數(shù)據(jù)相同?！纠?】．已知⑴H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H1=akJ/mol⑵2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2=bkJ/mol⑶H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H3=ckJ/mol

⑷2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H4=dkJ/mol下列關(guān)系式中正確的是（

）A．a(chǎn)＜c＜0

B．b＞d＞0

C．2a＝b＜0

D．2c＝d＞0【解析】：⑴、⑵式反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)均相同，⑴×2=⑵，即2△H1＝△H2，2a＝b，又H2的燃燒反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故2a＝b＜0，C項(xiàng)符合題意。同理，⑶×2=⑷，有2c＝d＜0，D項(xiàng)錯(cuò)誤。由于氣態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水要放熱，有△H=-a+c＜0，c＜a＜0，A項(xiàng)錯(cuò)誤。同理，△H=-b+d＜0，d＜b＜0，B項(xiàng)錯(cuò)誤。

(1)一級(jí)能源與二級(jí)能源：

一級(jí)能源-----從自然界直接取得的天然能源。如原煤、原油、流過(guò)水壩的水等；二級(jí)能源------一次能源經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換后獲得的能源.如各種石油制品、煤氣、蒸汽、電力、氫能、沼氣等。二、能源的分類：(2)常規(guī)能源與新能源。

常規(guī)能源：已被人們廣泛利用的能源

如煤、石油、天然氣、水能、生物能等。新能源：隨著科技的不斷發(fā)展，才開(kāi)始被人類采用先進(jìn)的方法加以利用的古老能源以及新發(fā)展的利用先進(jìn)技術(shù)所獲得的能源.如核聚變能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能等。

(3)可再生能源與非再生能源。

可再生能源---可連續(xù)再生、永遠(yuǎn)利用的一次能源.

如水力、風(fēng)能等；非再生能源-----經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的、短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源.如石油、煤、天然氣等。

目前我國(guó)使用的能源有90%取自化石燃料，化石燃料-------煤炭、石油和天然氣。它們經(jīng)歷了上億年的時(shí)間才得以形成，因此不可再生?！钅壳拔覈?guó)使用的能源主要是什么？☆現(xiàn)正探索的新能源有？新能源太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等，它們資源豐富，沒(méi)污染或污染小。討論：甲醇乙醇作為汽油的替代品的好處？熱值大、污染小、可再生..目前使用最多的燃料是煤、石油、天然氣等。.它們是由古代動(dòng)植物的遺體在地層下，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜漫長(zhǎng)的變化而逐漸形成的。、酸雨、溫室效應(yīng)等解決方法：開(kāi)源節(jié)流

開(kāi)發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)能源。新能源太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)：---閱讀《課本》P9

常見(jiàn)的十大能源：

1、化石能源2、太陽(yáng)能3、水能4、風(fēng)能

5、海洋能、6、地?zé)崮?、潮汐能8、核能

9、生物質(zhì)能10、氫能生物質(zhì)能:

是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來(lái)的。生物質(zhì)能是可再生能源，

狹義的綠色能源：是指可再生能源，如水能、生物能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽?。這些能源消耗之后可以恢復(fù)補(bǔ)充，很少產(chǎn)生污染。綠色能源(也稱清潔能源)廣義的綠色能源：則包括在能源的生產(chǎn)、及其消費(fèi)過(guò)程中，選用對(duì)生態(tài)環(huán)境低污染或無(wú)污染的能源，如天然氣、清潔煤（將煤通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成煤氣或“煤”油，通過(guò)高新技術(shù)嚴(yán)密控制的燃燒轉(zhuǎn)變成電力）和核能等。討論1：甲醇乙醇作為汽油的替代品的好處？熱值大、污染小、可再生.討論2：甲烷作為燃料的開(kāi)發(fā)前景？熱值高，壓縮性低（不易壓縮，壓縮耗能大），可用發(fā)酵法、熱解法等處理生活垃圾、生物質(zhì)材料獲得大量沼氣，再經(jīng)過(guò)優(yōu)選的方法提純氣體，在大規(guī)模時(shí)用沸點(diǎn)差異或者變壓吸附（pressureswing）處理，中小規(guī)模用膜分離法純化氣體，以供熱能或者動(dòng)力需求。不過(guò)肯定要?dú)怏w櫥柜，上下可以通過(guò)鑄鐵塊的增減來(lái)控制壓力。15．火箭發(fā)射時(shí)可用肼(N2H4)為燃料，以二氧化氮作氧化劑，它們相互反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵?。已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ／mol

②N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(g)△H＝－534kJ／mol

則N2H4和NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________。2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(g)△H=－1135.7KJ/mol

②×2-①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ／mol2N2H4(g)+2O2(g)＝2N2(g)+4H2O(g)△H＝－534kJ／mol×2對(duì)比課本P6—1(5)(6)N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)△H=－622KJ/mol

C8H18(g)+25/2O2(g)==8CO2(g)+9H2O(g)△H=－5518KJ/mol【探討3】化工生產(chǎn)中用烷烴和水蒸氣反應(yīng)得到以CO和H2為主的混合氣體，這種混合氣體可用于生產(chǎn)甲醇或合成氨，對(duì)甲烷而言，有如下兩個(gè)主要反應(yīng)：①CH4（g）+1/2O2(g)====CO(g)+2H2(g)ΔH1=－36kJ·mol-1②CH4(g)+H2O(g)====CO(g)+3H2(g)ΔH2=+216kJ·mol-1由反應(yīng)①②推出總反應(yīng)熱為零的總反應(yīng)方程式③，并求進(jìn)料氣中空氣(O2的體積分?jǐn)?shù)為21%)與水蒸氣的體積比。解析:從所給的熱化學(xué)方程式可看出：216=36×6,①×6+②：

6CH4+3O2====6CO+12H2+)CH4+H2O====CO+3H27CH4+3O2+H2O====7CO+15H2。所以總反應(yīng)式③為7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)====7CO(g)+15H2(g)ΔH=0，則。16.已知下列熱化學(xué)方程式：(1)Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=－25kJ·mol-1(2)3Fe2O3（s）+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH=－47kJ·mol-1(3)Fe3O4(s)+CO(g)====3FeO(s)+CO2(g)ΔH=+19kJ·mol-1寫(xiě)出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學(xué)方程式：

分析：將方程式(3)×2+(2)，得：

(4)Fe2O3（s）+CO(g)====2FeO(s)+CO2(g)ΔH=－14kJ·m