2024高中化學(xué)第一章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)燃燒熱能源教案新人教版選修4

PAGE7-其次節(jié)燃燒熱能源[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解燃燒熱的概念，駕馭有關(guān)燃燒熱的計(jì)算。2.了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。3.了解運(yùn)用化石燃料的利弊和新能源的開(kāi)發(fā)。一、燃燒熱1．定義在25℃、101kPa時(shí)，eq\o(□,\s\up3(01))1mol純物質(zhì)eq\o(□,\s\up3(02))完全燃燒生成eq\o(□,\s\up3(03))穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。2．單位燃燒熱屬于反應(yīng)熱的一種，單位為eq\o(□,\s\up3(04))kJ·mol－1。3．意義25℃、101kPa時(shí)，甲烷的燃燒熱ΔH為－890.31kJ·mol－1，熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1。表示eq\o(□,\s\up3(05))1mol甲烷完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)時(shí)放出890.31kJ的熱量。二、能源1．定義能供應(yīng)eq\o(□,\s\up3(01))能量的資源，它包括化石燃料、陽(yáng)光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等?；剂习?、石油、eq\o(□,\s\up3(02))自然氣，其缺點(diǎn)是隱藏量有限、不能eq\o(□,\s\up3(03))再生、利用率eq\o(□,\s\up3(04))低、污染環(huán)境。2．新能源新能源主要包括：太陽(yáng)能、eq\o(□,\s\up3(05))氫能、地?zé)崮?、風(fēng)能、eq\o(□,\s\up3(06))潮汐能和生物質(zhì)能等。3．地位能源是eq\o(□,\s\up3(07))國(guó)民經(jīng)濟(jì)和eq\o(□,\s\up3(08))社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，它的開(kāi)發(fā)和利用狀況可以衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。1．解決化石燃料枯竭的措施有哪些？提示：(1)提高能源利用率；(2)開(kāi)發(fā)新的能源；(3)節(jié)約現(xiàn)有的能源。2．甲烷是可再生能源嗎？提示：當(dāng)甲烷來(lái)源于化石燃料——自然氣時(shí)就是不行再生能源；當(dāng)甲烷來(lái)源于生物質(zhì)能——沼氣時(shí)就是可再生能源。3．燃料充分燃燒的條件有哪些？怎樣提高燃料的燃燒效率？提示：燃料充分燃燒的條件一是要有足夠的空氣，二是燃料與空氣有足夠大的接觸面積。提高燃料的燃燒效率應(yīng)實(shí)行以下措施：(1)通入足量空氣，使燃料充分燃燒；空氣足量但要適量，否則，過(guò)量的空氣會(huì)帶走部分熱量。(2)增大燃料與空氣的接觸面積，通常將大塊固體燃料粉碎，液體燃料霧化。一、燃燒熱1．燃燒熱和中和熱的比較2．有關(guān)“完全燃燒”的幾點(diǎn)說(shuō)明“完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物”是指單質(zhì)或化合物燃燒后變?yōu)榉€(wěn)定的氧化物。下列元素生成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定氧化物分別是：C→CO2，H→H2O，S→SO2。C→CO不是完全燃燒，水的穩(wěn)定狀態(tài)為液態(tài)不是氣態(tài)，S不能干脆生成SO3。3．表示物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式和燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式的區(qū)分燃燒熱是以1mol純物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來(lái)定義的，因此在書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，可燃物必需是1mol且生成穩(wěn)定的氧化物，然后以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，故在其熱化學(xué)方程式中常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)；燃燒反應(yīng)熱化學(xué)方程式以實(shí)際燃燒物質(zhì)的量和生成物狀態(tài)表示，可燃物不肯定是1mol。[即時(shí)練]1．下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是()A．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3kJ/mol，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝2×(－57.3)kJ/molB．CO(g)的燃燒熱是283.0kJ/mol，則2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)反應(yīng)的ΔH＝＋566.0kJ/molC．須要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)肯定是吸熱反應(yīng)D．1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱答案B解析中和熱是指稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的熱量，與幾元酸、幾元堿無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；燃燒熱是指在101kPa時(shí)，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，CO的燃燒熱是283.0kJ/mol，說(shuō)明1molCO完全燃燒時(shí)放出283.0kJ的熱量，在反應(yīng)方程式2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)中，CO的計(jì)量數(shù)變成2，所以反應(yīng)熱數(shù)值是其燃燒熱數(shù)值的2倍，且反應(yīng)汲取能量，B正確；吸熱反應(yīng)是指生成物成鍵釋放的總能量小于反應(yīng)物斷鍵汲取的總能量，與是否加熱無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；依據(jù)燃燒熱的定義，生成的水必需是液態(tài)水，D錯(cuò)誤。2．丙烷作為清潔能源具有廣袤的市場(chǎng)前景。已知下列兩個(gè)熱化學(xué)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試回答下列問(wèn)題：(1)C3H8的燃燒熱為_(kāi)_______________，C3H8完全燃燒生成1molH2O(l)的反應(yīng)熱為_(kāi)_____________。(2)1molH2和2molC3H8組成的混合氣體完全燃燒放出的熱量為_(kāi)______。答案(1)2220kJ·mol－1－555kJ·mol－1(2)4725.8kJ解析(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式可知，丙烷的燃燒熱是2220kJ·mol－1；1mol丙烷完全燃燒生成4mol液態(tài)水時(shí)放熱2220kJ，所以C3H8完全燃燒生成1mol液態(tài)水的反應(yīng)熱為－2220kJ·mol－1÷4＝－555kJ·mol－1。(2)依據(jù)熱化學(xué)方程式可知，1molH2完全燃燒放出的熱量是285.8kJ。而1mol丙烷完全燃燒時(shí)放熱2220kJ，所以2mol丙烷完全燃燒放熱2220kJ×2＝4440kJ，因此1molH2和2molC3H8組成的混合氣體完全燃燒放出的熱量為285.8kJ＋4440kJ＝4725.8kJ。規(guī)律方法書寫或推斷表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式要做到“四看”一看可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)是否為1。二看碳元素是否完全燃燒生成CO2(g)。三看氫元素是否完全燃燒生成H2O(l)。四看ΔH數(shù)值是否為負(fù)及單位是否正確。二、能源1．能源的分類2．新能源的特點(diǎn)(1)太陽(yáng)能能量巨大，取之不盡，用之不竭，清潔無(wú)污染，不須要開(kāi)采和運(yùn)輸。缺點(diǎn)是能量密度小，受地域和季節(jié)的影響大。(2)氫能有三大優(yōu)點(diǎn)：①熱值高；②資源豐富；③無(wú)毒、無(wú)污染。缺點(diǎn)是儲(chǔ)存、運(yùn)輸困難。(3)風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，風(fēng)能能量巨大。缺點(diǎn)是不穩(wěn)定，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響較大。[即時(shí)練]3．據(jù)報(bào)道，歐洲一集團(tuán)公司擬在太空建立巨大的激光裝置，把太陽(yáng)光變成激光用于分解海水制氫。有下列幾種說(shuō)法：①水分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)；②若用生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇儲(chǔ)存起來(lái)，可改善生存條件；③運(yùn)用氫氣作燃料有助于限制溫室效應(yīng)；④氫氣是一級(jí)能源。其中敘述正確的是()A．①② B．③④C．②③ D．①②③④答案C解析水分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，①錯(cuò)誤；氫氣不屬于一級(jí)能源，④錯(cuò)誤。4．形成節(jié)約能源和愛(ài)護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是人類與自然和諧發(fā)展的重要保證，你認(rèn)為下列行為中有悖于這一保證的是()A．開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等新能源，削減運(yùn)用煤、石油等化石燃料B．探討采煤、采油新技術(shù)，提高產(chǎn)量以滿意工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展C．在農(nóng)村推廣運(yùn)用沼氣D．削減資源消耗、增加資源的重復(fù)運(yùn)用和資源的循環(huán)再生答案B解析化石燃料在地球上的含量是有限的，加大開(kāi)采，必定帶來(lái)能源的匱乏和污染物的增多，故B錯(cuò)誤。本課歸納總結(jié)1．燃燒熱eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(條件：101kPa25℃,標(biāo)準(zhǔn)：可燃物用量是1mol,結(jié)果\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(可燃物：完全燃燒,生成物：\a\vs4\al\co1(穩(wěn)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(按轉(zhuǎn)換,過(guò)程)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一級(jí)能源太陽(yáng)能、風(fēng)能等,二級(jí)能源電能等)),\a\vs4\al(按運(yùn)用,歷史)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(常規(guī)能源化石燃料、電能等,新能源太陽(yáng)能、氫能、生物質(zhì)能等)),\a\vs4\al(按能源,性質(zhì))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(可再生能源太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物,質(zhì)能等,不行再生能源化石燃料等))))1．下列能源組合中，均屬于新能源的一組是()①自然氣②煤③核能④石油⑤太陽(yáng)能⑥生物質(zhì)能⑦風(fēng)能⑧氫能A．①②③④ B．①⑤⑥⑦⑧C．③④⑤⑥⑦⑧ D．③⑤⑥⑦⑧答案D解析核能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、氫能均屬于新能源，具有資源豐富、可再生、沒(méi)有污染或很少污染的特點(diǎn)。2．甲醇屬可再生能源，可代替汽油作為汽車的燃料，下列能正確表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)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解析依據(jù)燃燒熱的定義，書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)要以1mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)，其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)可用分?jǐn)?shù)，且生成物為穩(wěn)定氧化物。3．我國(guó)鍋爐燃煤漸漸采納沸騰爐，采納沸騰爐的好處在于()①增大煤炭燃燒時(shí)的燃燒熱并形成清潔能源②削減爐中雜質(zhì)氣體(如SO2等)的生成③提高煤炭的熱效率并削減CO的排放④使得燃料燃燒更充分，從而提高燃料的利用率A．①② B．①③④C．②③ D．③④答案D解析大塊的固體燃料與空氣的接觸面積有限，燃燒往往不夠充分，采納沸騰爐將固體燃料粉碎，以增大燃料與空氣的接觸面積，提高燃燒效率，同時(shí)又能防止煤炭不充分燃燒產(chǎn)生CO污染大氣。4．一些烷烴的燃燒熱如下表：化合物燃燒熱(kJ·mol－1)化合物燃燒熱(kJ·mol－1)甲烷891.0正丁烷2878.0乙烷1559.8異丁烷2869.6丙烷2221.5異戊烷3531.3下列說(shuō)法正確的是()A．正戊烷的燃燒熱大于3531.3kJ·mol－1B．相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒放出的熱量越多C．正丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烷的熱化學(xué)方程式為CH3CH2CH2CH3(g)=CH3CH(CH3)CH3(g)ΔH＝＋8.4kJ·mol－1D．甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－891.0kJ·mol－1答案A5．已知25℃、101kPa時(shí)，一些物質(zhì)的燃燒熱如下：化學(xué)式ΔH(kJ·mol－1)①C6H6(l)－3267.5②CO(g)－283.0③C2H5OH(l)－1366.8試寫出表示上述物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)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．解決目前燃料運(yùn)用過(guò)程中的環(huán)境污染問(wèn)題，并緩解能源危機(jī)，已成為當(dāng)前和將來(lái)的一項(xiàng)重大課題。有專家提出利用太陽(yáng)能促使燃料循環(huán)運(yùn)用的構(gòu)想，如圖所示：過(guò)程Ⅰ可用如下反應(yīng)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請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)過(guò)程Ⅰ的能量轉(zhuǎn)化形式為_(kāi)_______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能。(2)