燃烧热能源教案

高中化学选修4《化学反应原理》第一章第二节燃烧热能源1第二节燃烧热能源【目标导航】1、了解燃烧热的概念，并能进行简单的计算。2、知道化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。3、了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。4、了解资源、能源、环保是当今社会的重要热点问题。重点难点：燃烧热的概念及相关计算。【要点梳理】知识点一：反应热的类型1、燃烧热(1)概念：在101kPa时，1mol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。(2)注意：燃烧热是反应热的一种形式。使用燃烧热的概念时要理解下列要点。①规定是在101kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。因为压强不同，反应热有所不同。②规定可燃物的物质的量为1mol(这样才有可比性)。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为5518kJ/mol，用热化学方程式表示则为C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=－5518kJ/mol③规定生成物为稳定的氧化物．例如C→CO2、H→H2O(l)、S→SO2等。C(s)+O2(g)=CO(g)△H=－110.5kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)△H=－393.5kJ/molC的燃烧热为393.5kJ/mol而不是110.5kJ/mol。④叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用△H表示时取负值。例如，CH4的燃烧热为890.3kJ/mol，而△H＝－890.3kJ/mol。必须以1mol可燃物燃烧为标准。3.表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ/mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。2、中和热(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。(2)中和热的表示：H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)△H=－57.3kJ/mol。(3)注意：①这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c(H＋)≤1mol/L，碱溶液中的c(OH－)≤1mol/L。这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。②强酸与强碱的中和反应其实质是H＋和OH－反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定，1molH＋和1molOH－反应生成1molH2O时，放出热量57.3kJ。其热化学方程式为H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)；△H=－57.3kJ/mol因此，下列中和反应的△H相同，都为－57.3kJ/mol。③中和热是以生成1molH2O为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数．必须以生成1mol水为标准；中和反应对象高中化学选修4《化学反应原理》第一章第二节燃烧热能源2为稀溶液；强酸与强碱中和时生成1molH2O均放热57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。知识点二：能源1、含义：能源就是能提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。我国目前使用的主要能源是化石燃料。2、我国能源的现状(1)主要是化石燃料蕴藏量有限，而且不能再生，最终将枯竭。(2)能源利用率低，浪费严重。(3)能源储量丰富，我国的人均能源拥有量较低。(4)近年来能源的总消费量与人均消费量情况呈下降趋势，但是，仍然出现了能源危机问题。3．新能源类型：太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等。特点：资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。【规律方法指导】一、比较燃烧热与中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热反应△H△H0，单位：kJ/mol不相同点反应条件101kPa在稀溶液中反应物的量1mol(O2的量不限)可能是1mol，也可能是0.5mol生成物的量不限量H2O是1mol反应热的含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物燃烧热也不同。生成1molH2O时放出的热量；不同二、混合物燃烧反应热的简单计算-----十字交叉法1、十字交叉法：是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法。凡可按M(平均)=M1×n1/(n1+n2)+M2×n2/(n1+n2)计算的问题，均可用十字交叉法计算式中，M(平均)表示混和物的某平均量，M1、M2则表示两组分对应的量。如表示平均分子量，M1、M2则表示两组分各自的分子量，n1、n2表示两组分在混和物中所占的份额，n1:n2在大多数情况下表示两组分物质的量之比，有时也可以是两组分的质量比，如在进行有关溶液质量百分比浓度的计算。十字交叉法常用于求算：混和气体平均分子量及组成、混和烃平均分子式及组成、同位素原子百分含量、溶液的配制、混和物的反应等；也可以应用在混合物燃烧的反应热计算中。2、应用举例：例:已知下列两个热化学方程:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H＝-571.6kJ/mol，C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H＝-2220kJ/mol,实验测知氢气和丙烷的混和气体共5摩尔完全燃烧时放热3847千焦,则混和气体中氢气和丙烷的体积比是高中化学选修4《化学反应原理》第一章第二节燃烧热能源3A.1:3B.3:1C.1:4D.1:1[分析]根据总热量守恒,满足此式的是285.8X+2220Y=769.4(X+Y)可知X:Y应为物质的量比,故十字交叉法得出的是物质的量比,即体积比【典例透析】类型一：概念的应用1下列热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是()A．CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H＝-283.0kJ/molB．C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H＝-110.5kJ/molC．H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H＝-241.8kJ/molD．2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l)△H＝-11036kJ/mol解析：A本题旨在考查燃烧热的定义，答案B不是物质完全燃烧生成稳定的氧化物，答案C生成物H2O(g)不是稳定的氧化物，其稳定的氧化物为H2O(l)，答案D不是1mol的完全燃烧不符合燃烧热的概念。答案：A类型二：有关燃烧热的计算２在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ/mol由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为()A．2912kJB．2953kJC．3236kJD．3867kJ解析：1molCO完全燃烧放出的热量是566kJ/2，3molCH4完全燃烧放出的热量是890kJ×3，本题释放的总能量应当是(566/2+890×3)kJ．答案：B高中化学选修4《化学反应原理》第一章第二节燃烧热能源4类型三：能源的利用３我国二氧化碳的排放量位居世界第二，为减少二氧化碳这种温室气体的排放，下列措施不对的是：A.大力发展氢能源B.充分利用太阳能C.不使用含碳能源D.提高能源利用率解析：目前全球能源还主要依靠含碳物质的燃烧。要减少二氧化碳的排放应在开发新能源，提高能源利用率等方面下功夫。答案：C４(1997全国)能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH=517.6kJ·mol-1(1)下列叙述正确的是()A.电能是二级能源B.水力是二级能源C.天然气是一级能源D．水煤气是一级能源(2)关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是()A.构成水的氢是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源B.设法将太阳光聚集，产生高温，使水分解产生氢气C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气,同时释放能量D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气解析：(1)由题给信息可知：水力、天然气是一级能源，电能是依靠煤燃烧的热能或水、风能、核能等转化而制得的能源，水煤气是CO和H2的混合气，它是由焦炭和水蒸汽在高温下反应生成．故电能和水煤气均为二级能源．(2)水本身并不能燃烧，水分解后生成的H2才可以燃烧并放出热量，而水的分解是吸热反应，在发生吸热反应时，反应物需要吸收能量才能转化为生成物．答案：(1)A、C(2)A、C高中化学选修4《化学反应原理》第一章第二节燃烧热能源5基础训练1下列说法正确的是A．在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热B．酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热C．燃烧热或中和热是反应热的种类之一D．在稀溶液中，1molCH3COOH和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ2已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=–566.0kJ/mol.由此判断CO的燃烧热是A.-283.0kJ/molB.-566.0kJ/molC.283.0kJ/molD.566.0kJ/mol3强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应，H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/mol，向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓H2SO4、稀硝酸，则恰好完全反应时的热效应△H、△H2、△H3的关系正确的是A.△H1△H2△H3B.△H1△H3△H2C.△H2△H1△H3D.△H1△H3△H24甲烷和氢气燃烧的热化学方程式分别如下：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H12H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H22H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3常温下取体积为4：1的甲烷和氢气混合气体11.2L(标况)，完全燃烧后恢复常温，放出热量为A、0.4△H1＋0.05△H3B、0.4△H1＋0.05△H2C、0.4△H1＋0.1△H3D、0.4△H1＋0.2△H35相同质量的氢气、一氧化碳、乙醇、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是(已知这些物质的标准燃烧热分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol、-1366.8kJ/mol、-890.3kJ/mol)A.H2(g)B.CO(g)C.C2H5OH(l)D.CH4(g)6.下列变化过程，属于放热反应的是①液态水变成水蒸气②酸碱中和反应③浓H2SO4稀释④固体NaOH溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥弱酸电离A、②③④⑤B、②③④C、②⑤D、①③⑤高中化学选修4《化学反应原理》第一章第二节燃烧热能源67．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源标准的是①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能A．①②③④B．⑤⑥⑦⑧C．③⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧8．下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量的热A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④提高训练9．已知25℃、101kPa条件下：4Al(s)+3O2(g)==2Al2O3(s)△H=-2834.9kJ·mol-14Al(s)+2O3(g)==2Al2O3(s)△H=-3119.91kJ·mol-1由此得出的结论正确的是A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应B．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应10.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________