34《燃燒熱和中和熱2》教案(舊人教第三冊(cè))

燃燒熱和中和熱第二課時(shí)［引言］上節(jié)課我們主要介紹了燃燒熱的概念、計(jì)算及應(yīng)用，同時(shí)了解到化石燃料對(duì)當(dāng)今世界的重要性，本節(jié)課我們以我們較熟悉的煤為例，來(lái)探討以煤為燃料的利弊問(wèn)題，同時(shí)認(rèn)識(shí)另一種反響熱——中和熱。［板書］第四節(jié)燃燒熱和中和熱〔第二課時(shí)〕三、使用化石燃料的利弊有關(guān)煤作燃料的探討［投影給出P44有關(guān)煤的論點(diǎn)］［投影］討論：下面列出的是有關(guān)煤作燃料利弊問(wèn)題的一些主要論點(diǎn)，請(qǐng)參考這些論點(diǎn)，并準(zhǔn)備有關(guān)材料，簡(jiǎn)要論述你對(duì)該問(wèn)題的看法。煤是我國(guó)儲(chǔ)量最多的能源資源，應(yīng)充分利用該資源為我國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)效勞。據(jù)有人估計(jì)，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量足夠使用幾百年。煤的形成需經(jīng)過(guò)數(shù)億年的時(shí)間，用一些就少一些，不可再生。煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡(jiǎn)單燒掉太可惜，應(yīng)該綜合利用。煤是發(fā)熱量很高的固體燃料，我國(guó)煤炭資源相比照擬集中，開采本錢較低，用煤作燃料合算。煤作為固體燃料，燃燒反響速率小，熱利用效率低，且運(yùn)輸不方便。煤直接燃燒時(shí)產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。可以通過(guò)清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等，大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染，提高煤燃燒的熱利用率。煤大量開采時(shí)，會(huì)造成地面塌陷。［學(xué)生分組討論，并派代表用簡(jiǎn)短的語(yǔ)言論述本組的觀點(diǎn)］參考觀點(diǎn)：資源蘊(yùn)藏方面：煤是我國(guó)儲(chǔ)量最多的能源資源，應(yīng)充分利用，但由于煤為不可再生能源，故使用過(guò)程中應(yīng)減少不必要的浪費(fèi)，并提高其能量利用率，同時(shí)應(yīng)加快開發(fā)新能源。開采和運(yùn)輸方面：我國(guó)煤炭資源相比照擬集中，開采本錢較低，這從我國(guó)的大、中、小型煤礦繁多即可說(shuō)明，且一般的煤礦工人不需要多么高深的技術(shù)；但煤在大量開采時(shí)，又會(huì)造成地面塌陷；在運(yùn)輸方面，很不方便，需要裝、卸、運(yùn)等諸多環(huán)節(jié)，且開采出來(lái)的煤在貯存時(shí)便有局部變質(zhì)，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)造成環(huán)境污染，這從煤礦周圍的空氣質(zhì)量普遍不佳〔尤其是粉塵〕即可證明，故應(yīng)大大提高清潔煤技術(shù)，使煤通過(guò)氣化等手段而變得易于運(yùn)輸。資源綜合利用：煤作為固體燃料，燃燒反響速率小，熱利用效率低，我們國(guó)家的煤，在進(jìn)行綜合利用時(shí)的方法主要是煤的干餾和煤的氣化、液化，但在此過(guò)程中，卻有相當(dāng)多的副產(chǎn)物不能有效利用，如在煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣、煤焦油等，我們都沒有很好地進(jìn)行再加工，結(jié)果是既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。因此，積極開展煤的綜合利用十分重要。污染環(huán)境方面：由于煤中除了主要元素C外，還含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量且易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)等，從而使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，故通過(guò)清潔煤技術(shù)〔如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等〕，大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染，勢(shì)在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是大勢(shì)所趨。［議一議］1.城市家用燃料使用氣體燃料比使用煤、煤球等固體燃料有什么好處2.推廣使用天然氣〔相對(duì)于管道煤氣和液化氣〕為什么是城市燃?xì)獾拈_展方向答案：1.首先，因氣體易擴(kuò)散，故氣體燃料與空氣混合充分，容易發(fā)生完全燃燒，與固體燃料相比有較高的能量利用率。其次，氣體燃料便于管道運(yùn)輸、使用方便〔易點(diǎn)燃、易熄滅〕、無(wú)渣無(wú)塵、清潔衛(wèi)生。第三，固體煤中含有硫、氮等雜質(zhì)，直接燃煤，會(huì)產(chǎn)生大量二氧化硫、氮氧化物〔NOx〕、粉塵，造成大氣污染，住宅環(huán)境、居室空氣的污染那么更嚴(yán)重。2.管道煤氣是一種清潔燃料，然而這是相對(duì)于住宅、居室環(huán)境而言的，從城市大環(huán)境看，并沒有改善城市大氣的污染程度。原因很簡(jiǎn)單，制造煤氣要燃煤，使用煤氣沒有降低城市的煤炭消耗量，原來(lái)一家一戶煤球爐的廢氣僅僅變成由數(shù)家煤氣廠排放而已。液化氣是發(fā)熱量最高的優(yōu)質(zhì)清潔燃料，但液化氣使用不便，且要消耗珍貴的石油資源，天然氣那么是一種既有管道煤氣的方便，又有液化氣無(wú)毒、發(fā)熱量高的優(yōu)點(diǎn)且不易爆的燃料，所以，推廣使用天然氣是城市燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的開展方向。［想一想］1.工業(yè)上常用把煤塊粉碎、液體燃料噴成霧狀，而使燃料充分燃燒，這種方法是否適合家用2.從能量守恒的角度看，把煤加工成煤氣，是否能增加煤的發(fā)熱量［答案：1.不適合2.不能］［總結(jié)］我國(guó)目前的主要燃料是煤和石油，它們主要是由碳、氫等元素組成的混合物。煤和石油深加工后，可得到重要的化工原料。目前，我國(guó)對(duì)煤、石油的深加工能力缺乏，造成能源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)它們中含的硫、氮等元素經(jīng)燃燒后可產(chǎn)生一些有毒氣體，污染環(huán)境。因此，為使我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)開展，必須開展合理的能源結(jié)構(gòu)，對(duì)化石燃料進(jìn)行深加工，同時(shí)開展新型的能源。［板書］四、新能源的開發(fā)［講解］據(jù)專家分析，最有希望的新能源是太陽(yáng)能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。這些新能源的特點(diǎn)是資源豐富，且有些可以再生，為再生性能源，在使用時(shí)對(duì)環(huán)境沒有污染或很少污染。因此，它們都是很有開展前途的能源，在21世紀(jì)的能源中將會(huì)占據(jù)越來(lái)越重要的地位。1.燃料電池：主要指氫、氧燃料電池。其產(chǎn)生電流的原理為：負(fù)極：H2＋2OH－－2e－2H2O〔氧化反響〕正極：O2＋2H2O＋4e－4OH－〔復(fù)原反響〕總反響式：2H2＋O2===2H2O即氫氣的燃燒反響，但在燃料電池中沒有火焰，而是產(chǎn)生電流。除氫氣外，甲烷、煤氣、天然氣都能作為燃料電池的燃料。燃料電池的優(yōu)點(diǎn)，首先是能量利用率高，可達(dá)70%；其次，可節(jié)約大量的金屬。然而，要使燃料電池產(chǎn)生平穩(wěn)的電流并不容易。氫氣、氧氣必須要有特殊的催化劑才能在電極上發(fā)生上述反響，而這類催化劑的研制十分困難，價(jià)格昂貴，因此，目前燃料電池僅應(yīng)用于人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)等尖端科技領(lǐng)域。2.氫能：氫能是一種理想的、極有前途的二次能源。氫能有許多優(yōu)點(diǎn)：氫的原料是水，資源豐富；氫燃燒時(shí)反響速率快，燃燒熱值大；氫燃燒的產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境，是最干凈的燃料。另外，氫能的應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。3.太陽(yáng)能：太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭又無(wú)污染的能源。太陽(yáng)能來(lái)自氫聚變成氦的核反響。估計(jì)地球外表接受來(lái)自太陽(yáng)的巨大能量每年總共有5×1021kJ，只要能利用它的萬(wàn)分之一，就可滿足目前世界上所需的能量。對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用主要有三種方式：光—熱轉(zhuǎn)換，光—電轉(zhuǎn)換和光—化學(xué)轉(zhuǎn)換。［總結(jié)］新型能源除了上述幾種外，還有生物能、核能、地?zé)崮?、潮汐能等。它們的共同特點(diǎn)是資源豐富、可以再生、沒有污染或少污染，它們是遠(yuǎn)有前景，近有實(shí)效的能源。我國(guó)長(zhǎng)期面臨能源供不應(yīng)求的局面，人均能源水平低，同時(shí)能源利用率低，單位產(chǎn)品能耗高。所以，必須用節(jié)能來(lái)緩解供需矛盾，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)開展，同時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)。因此節(jié)能是我國(guó)的一項(xiàng)根本國(guó)策。在節(jié)能的同時(shí)我們也要積極開展各種新型能源的研究和探索。［過(guò)渡］以上討論話題多與燃燒熱有關(guān)，由于燃燒現(xiàn)象的熱量變化比較明顯，故易于測(cè)量，但也有許多化學(xué)反響的熱量變化并不明顯。如酸、堿中和反響的反響熱。那么，是不是它們就無(wú)法測(cè)量了呢非也！我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。下面我們要講的中和熱，就與酸、堿的中和反響密切相關(guān)。［板書］五、中和熱［設(shè)問(wèn)］中和熱是否就是酸、堿發(fā)生中和反響的反響熱呢請(qǐng)大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行答復(fù)。［學(xué)生看完課本后答復(fù)］［教師板書］1.在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反響而生成1molH2O，這時(shí)的反響熱叫做中和熱。［師］在理解中和熱的概念時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：［講解并板書］研究條件：稀溶液反響物：酸與堿生成物及其物質(zhì)的量：1molH2O放出熱量：ΔH<0單位：kJ/mol［講解］在書寫物質(zhì)在溶液中發(fā)生化學(xué)反響的方程式時(shí)，我們常用aq來(lái)表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的離子。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。［投影練習(xí)］寫出以下反響的熱化學(xué)方程式：實(shí)驗(yàn)測(cè)得：〔1〕1L1mol/L稀鹽酸跟1L1mol/LNaOH溶液起中和反響放出57.3kJ熱量?！?〕1L1mol/LKOH溶液中和1L1mol/LHNO3溶液，放出57.3kJ的熱量?！?〕1L1mol/LH2SO4溶液與2L1mol/LNaOH溶液完全反響，放出114.6kJ的熱量。［學(xué)生練習(xí)，教師巡視］［請(qǐng)一位同學(xué)把結(jié)果寫于黑板］［學(xué)生板書］〔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［設(shè)問(wèn)］第〔1〕個(gè)反響的反響熱是多少中和熱是多少第〔2〕個(gè)反響呢［學(xué)生答］反響〔1〕、〔2〕的反響熱和中和熱均為57.3kJ/mol［追問(wèn)］反響〔3〕的情況又怎樣呢［學(xué)生思考后答復(fù)］反響〔3〕的反響熱為114.6kJ/mol，中和熱為57.3kJ/mol〔〕［問(wèn)］為什么它的反響熱與中和熱不同呢［生］因?yàn)橹泻蜔嵋蠓错懮傻腍2O為1mol，而反響〔3〕生成H2O為2mol，故其中和熱應(yīng)為反響熱的二分之一。［師］很好！比較這三個(gè)反響的異同，可得出什么結(jié)論［學(xué)生分組討論后答復(fù)］結(jié)論：不同點(diǎn)：不同酸、堿之間的反響。相同點(diǎn)：同為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿之間的中和反響；它們的中和熱相同。［問(wèn)］為什么不同的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿之間發(fā)生中和反響，其中和熱的數(shù)值相同［答］因?yàn)樗鼈兎错懙膶?shí)質(zhì)相同，即均為H＋與OH－結(jié)合成H2O的反響。［師］十分正確！于是，強(qiáng)酸強(qiáng)堿發(fā)生中和反響的實(shí)質(zhì)及中和熱我們可表示如下：H＋〔aq〕＋OH－〔aq〕===H2O〔l〕；ΔH=－57.3kJ/mol［議一議］假設(shè)是有弱酸和弱堿參加的中和反響，能用上式表示嗎其中和熱的數(shù)值還為57.3kJ/mol嗎假設(shè)不是，偏大還是偏小答案：不能；中和熱的數(shù)值不為57.3kJ/mol，一般偏小〔因?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)的電離多為吸熱〕。［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。導(dǎo)致130.20kJ/mol≠2×57.32kJ/mol的因素是。分析：此題考查學(xué)生對(duì)中和熱實(shí)質(zhì)的理解。CaSO4沉淀〔不是以離子形式存在于大量水中〕有熱效應(yīng)，HSO不是強(qiáng)酸，Ca〔OH〕2不是強(qiáng)堿，即不是獨(dú)立的H＋和OH－。解答：因?yàn)樯蒀aSO4沉淀有熱效應(yīng)；又HSO不是強(qiáng)酸，中和過(guò)程中電離有熱效應(yīng)；Ca〔OH〕2不是強(qiáng)堿，中和過(guò)程中電離為Ca2＋和OH－時(shí)也有熱效應(yīng)。［講解］由于中和熱是以生成1molH2O所放出的熱量來(lái)定義的，故在書寫它們的熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)以生成1molH2O〔l〕為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。例如：上述反響式〔3〕可寫為［板書］NaOH〔aq〕＋H2SO4〔aq〕===Na2SO4〔aq〕＋H2O(l)；ΔH=－57.3kJ/mol［師］即表示中和熱的化學(xué)反響方程式中也可以出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。［過(guò)渡］我們知道，中和熱和燃燒熱都是反響熱中的一種。那么，它們之間有什么異同呢［板書］2.中和熱和燃燒熱的比較。［師］請(qǐng)大家分組討論，得出結(jié)果。［學(xué)生討論］［教師把學(xué)生的討論結(jié)果進(jìn)行投影歸納］［投影］中和熱與燃燒熱的比較。［小結(jié)］本節(jié)課我們主要對(duì)化石燃料中煤的利弊進(jìn)行了研討，并重點(diǎn)學(xué)習(xí)了中和熱的知識(shí)，同時(shí)認(rèn)識(shí)了幾種新能源。［布置作業(yè)］習(xí)題四復(fù)習(xí)題：二、6［板書設(shè)計(jì)］第四節(jié)燃燒熱和中和熱〔第二課時(shí)〕三、使用化石燃料的利弊有關(guān)煤作燃料的探討四、新能源的開發(fā)五、中和熱1.在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反響而生成1molH2O，這時(shí)的反響熱叫做中和熱。研究條件：稀溶液反響物：酸與堿生成物及其物質(zhì)的量：1molH2O放出熱量：ΔH<0單位：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