【精】人教版化学选修4第一章第二节课件

第二节燃烧热能源1．理解燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的计算。2．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。3．了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。4．了解化学在解决能源危机中的重要作用。一、燃烧热1．概念____________________时，________纯物质________燃烧生成________时所放出的热量，单位：________。2．意义例如：C2H2的燃烧热为1299.6kJ/mol，表示在__________________时，________C2H2完全燃烧生成________和________时放出1299.6kJ的热量。二、能源1．定义能提供________的资源，它包括化石燃料、________、________、________、________以及柴草等。(1)化石燃料包括________、________、________等。(2)新能源主要有________、________、________、地热能、海洋能和生物质能等。2．地位能源是________和________的重要物质基础，它的开发和利用情况可以衡量一个国家和地区的________和________。3．解决能源危机的方法开发________，节约________，提高能源的________。答案：一、1.25℃、101kPa1mol完全稳定的氧化物kJ/mol2.25℃、101kPa1molCO2H2O(l)二、1.能量阳光风力流水潮汐(1)煤石油天然气(2)太阳能氢能风能2．国民经济社会发展经济发展科学技术水平3．新能源现有的能源利用率1．书写燃烧热的热化学方程式时，如何确定各物质的化学计量数？提示：燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，以燃烧1mol物质为标准来确定其余物质的化学计量数。2．硫酸工业中，在发生反应4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3前，为什么要将块状FeS2矿石粉碎，煅烧过程为什么要通入足量的空气？提示：增大矿石与空气的接触面积，通入过量空气使矿石燃烧充分。1.燃烧热(1)概念：25℃、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，单位为kJ·mol－1。燃烧热通常可利用仪器由实验测得。(2)对燃烧热的理解：①反应条件：25℃、101kPa。②可燃物用量：1mol。③反应的程度：完全燃烧并生成稳定的氧化物，如碳元素完全燃烧生成CO2(g)，氢元素完全燃烧生成H2O(l)，硫元素完全燃烧生成SO2(g)。④物质在O2中燃烧：没有特别说明燃烧一般是在氧气中燃烧。例如，H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，指的是25℃、101kPa时，1molH2在O2中完全燃烧生成液态水时所放出的热量，而不是在Cl2中。⑤单位：kJ·mol－1。⑥文字叙述燃烧热时，用“正值”或“ΔH”表示。例如，CH4的燃烧热为890.3kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3kJ·mol－1。说明：①燃烧热规定了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，以此为标准配平，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，CO的燃烧热为283.0kJ·mol－1，用热化学方程式表示为CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1。②物质的燃烧热要求的是纯物质，像石墨、金刚石含同一种元素的混合物，其燃烧热就不同。(3)研究燃烧热的意义：在工业生产上，许多过程需要热量，这些热量大多数是通过可燃物燃烧产生的。热量多了既浪费又可能对生产不利，热量少了不能满足工业生产的要求，对生产也不利。因此，研究燃烧热可实现合理使用能源，充分利用能源，节约能源，减少环境污染。2．一定量的可燃物完全燃烧放出热量多少的计算由燃烧热定义可知：可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即：Q放＝n(可燃物)×|ΔH|或变式一下求物质的燃烧热：注意：此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。3．燃烧热和中和热的异同燃烧热中和热相同点能量变化放热反应ΔH及其单位ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1不同点反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成水的量为1mol反应热的含义25℃、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在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1●案例精析【例1】由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，该反应的热化学方程式为______。若1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，则氢气的燃烧热为______kJ/mol。[解析]18g水蒸气(1mol水蒸气)变成液态水时，放热为2.444kJ×18＝44kJ，则1mol氢气燃烧生成液态水时共放热241.8kJ＋44kJ＝285.8kJ，即氢气的燃烧热为285.8kJ·mol－1。[答案]H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)，ΔH＝－241.8kJ·mol－1；285.8[点评]①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧时放出的热量；②对氢气来说燃烧热应是生成液态水所放出的热量。【例2】已知1molCO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ热量；1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286kJ热量。1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水，则放出890kJ热量。(1)若1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，则放出的热量______________________890kJ[填“＞”“＝”或“＜”]。(2)若将amolCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水时，则放出的热量(Q)的取值范围为：________________。(3)若将amolCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，且生成的CO2和液态水的物质的量相等时，则放出的热量(Q)的取值范围为：__________________。[解析]本题将热化学反应方程式计算和混合物问题的分析结合在一起，综合得较好。(1)1molCH4完全燃烧生成液态水时放出890kJ热量，而由液态水变到水蒸气需要吸热，故1molCH4完全燃烧生成CO2气体和水蒸气放出的热量小于890kJ。(2)用极限法：要满足“生成CO2气体和液态水”的条件，根据题设数据情况，可假设组分为CO和H2或CH4。当气体是CO和H2且其量为1mol时，完全燃烧放出的热量会大于283kJ；当气体是CH4且其量为1mol时，完全燃烧放出的热量会小于890kJ。则amol混合气体完全燃烧时，放出的热量(Q)的取值范围为：283akJ＜Q＜890aKJ。(3)要满足“生成CO2和水的物质的量相等”的条件，则根据极限法可假设组分为CO和H2(体积比为1∶1，放出热量最少)或CH4和CO(体积比为1∶1，放出热量最多)。用上述方法可求得答案为：284.5akJ＜Q＜586.5akJ。[答案](1)＜(2)283akJ＜Q＜890akJ(3)284.5akJ＜Q＜586.5akJ(2009·浙江高三调研)下列关于燃烧热的说法中正确的是()A．1mol物质燃烧所放出的热量B．常温下，可燃物燃烧放出的热量C．在25℃、1.01×105Pa时，1mol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量D．燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变[解析]准确理解燃烧热的概念，抓住燃烧热中的几个关键词。[答案]C下列热化学方程式中ΔH的数值能表示可燃物燃烧热的是()A．CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)ΔH＝－242kJ·mol－1[解析]A[答案]B、D中水均为气态，不是稳定的化合物，C中H2的物质的量不是1mol，A项中ΔH的数值能表示CO的燃烧热。已知在298K,101kPa时，1gH2燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，又知1mol液态水变成水蒸气需要吸收44kJ热量，则下列表示H2燃烧热的热化学方程式正确的是()A．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH＝－142.9kJ/molB．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/molC．H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/molD．H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)ΔH＝－241.8kJ/molE．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol[解析]忽视燃烧热这一名词，很容易错选B、D。[答案]C(2005·天津卷理综，29)磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1g的单质磷(P)在3.2g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出XkJ热量。(1)通过计算确定反应产物的组成(用化学式表示)是__________________，其相应的质量(g)为__________________。(2)已知单质磷的燃烧热为YkJ/mol，则1molP与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH＝__________。(3)写出1molP与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式____________________________________[解析](1)由题意知生成的两种氧化物分别为P2O3和P2O5，设生成P2O3和P2O5所需的P的物质的量分别为x、y。根据反应方程式4P＋3O2＝2P2O3和4P＋5O2＝2P2O5得解得x＝y＝0.05mol，从而求得P2O3和P2O5的质量分别为2.75g和3.55g。(2)由燃烧热的定义知1mol磷单质完全燃烧生成P2O5时放出的热量为YkJ，则0.05mol磷单质完全燃烧放出的热量为0.05YkJ，则生成P2O3时放出的热量为(X－0.05Y)kJ。从而推得1mol磷单质燃烧生成P2O3时放出的热量为(X－0.05Y)kJ，即(20X－Y)kJ。(3)由(2)可以写出1molP与O2反应生成P2O3的热化学方程式。[答案](1)P2O3、P2O52.75、3.55(2)－(20X－Y)kJ/molΔH＝－(20X－Y)kJ/mol已知5.7g汽油[主要成分是辛烷(C8H18)，平均相对分子质量为114]完全燃烧生成液态水和CO2放出275.9kJ的热量，则汽油的燃烧热ΔH＝________。由于石油资源有限，且汽油燃烧会产生严重的污染，未来用氢气作为燃料来取代汽油，生产21世纪环保汽车。已知：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol，H2O(l)＝H2O(g)ΔH＝＋44kJ/mol。(1)写出氢气和氧气反应生成液态水的热化学方程式__________________________________________。(2)若要得到857.4kJ的热量，需氢气的质量为________，这些氢气在标准状况下的体积为________。[答案]－5518kJ/mol(1)2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；ΔH＝－571.6kJ/mol(2)6g；67.2L1.能源：凡是能提供某种形式能量的物质，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能量的来源，尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴，只是能源资源。2．能源的分类标准分类定义举例按转换过程分一次能源从自然界直接取得的自然资源煤、原油、天然气等化石能