2020高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应 第3课时课件 苏教版选修

[明确学习目标]1.正确认识标准燃烧热的概念，学会利用标准燃烧热进行相关的计算。2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。23学生自主学习1.标准燃烧热和热值(1)概念①标准燃烧热：在101kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热。②热值：在101kPa下，1g物质完全燃烧所放出的热量。(2)意义标准燃烧热和热值都是燃料完全燃烧放热的直观反映，用来衡量燃料完全燃烧放出热量的多少。2．能源的充分利用能源是可以提供能量的自然资源，包括化石燃料、___________、___________、___________、___________等。(1)化石燃料包括___________、___________、___________，其缺点是蕴藏有限、___________、利用率低、污染环境等。(2)新能源主要包括：太阳能、___________、地热能、风能、___________和生物质能等。其特点为___________、___________、无污染或污染很少等。□01阳光□02风力□03流水□04潮汐□05煤□06石油□07天然气□08不可再生□09氢能□10潮汐能□11资源丰富□12可再生标准燃烧热和热值的单位分别是什么？提示：由定义可知标准燃烧热的单位为kJ·mol－1，热值的单位为kJ·g－1。提示23师生课堂互动一、标准燃烧热和热值1．标准燃烧热的研究对象为纯净物，“完全燃烧”指单质或化合物燃烧后生成稳定的氧化物，完全燃烧所指的元素转化关系：N→N2(g)、C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)等。2．反应热、标准燃烧热和中和热的比较反应热标准燃烧热中和热概念在化学反应过程中放出或吸收的热量在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧的反应热在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol液态水时所放出的热量能量的变化放热或吸热放热放热ΔH的大小放热时，ΔH0；吸热时，ΔH0ΔH0ΔH0反应条件一定压强下101kPa稀溶液中反应物的量不限1mol纯物质不一定是1mol生成物的量不限不限1mol液态水[对点练习]1．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101kPa)：①C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1②C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ·mol－1③C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ·mol－1④C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)ΔH＝－1526kJ·mol－1由此判断，正丁烷的燃烧热是()A．2878kJ·mol－1B．－2658kJ·mol－1C．－1746kJ·mol－1D．－1526kJ·mol－1答案A答案解析在②和④中H2O应为液态，在③和④中碳元素没有完全燃烧，应生成CO2。解析2．下列热化学方程式正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1366.8kJ/mol(标准燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－269.8kJ/mol(反应热)D．N2＋O2===2NOΔH＝＋180kJ/mol(反应热)答案C答案解析A项，生成的水是气态，与标准燃烧热的概念不符，错误；B项，中和反应为放热反应，错误；D项，未标明物质的状态，错误。解析规律方法燃烧热热化学方程式和燃烧反应热化学方程式燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数；燃烧反应热化学方程式以实际燃烧可燃物的物质的量和生成物状态表示，不一定“燃烧1mol物质”，也不一定生成稳定的物质，如可以有CO(g)或H2O(g)生成。二、能源的充分利用1．能源的分类2．新能源的特点(1)太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，清洁无污染，不需要开采和运输。缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。(2)氢能有三大优点：①单位质量的燃烧热值高；②资源丰富；③无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。(3)风能是太阳能的一种转换形式，风能能量巨大。缺点是不稳定，受地区、季节、气候影响较大。3．能源的充分利用——煤的气化和液化(1)灼热的煤与水蒸气反应得到水煤气，成分为CO、H2，反应：C＋H2O(g)=====高温CO＋H2。在一定条件下，可将水煤气进一步转化为甲烷：CO＋3H2=====催化剂CH4＋H2O。(2)在一定条件下，将水煤气进一步转化为甲醇：CO＋2H2=====催化剂CH3OH，从而实现煤的液化。煤的气化和液化有利于提高煤燃烧的效率，有利于减少燃料不完全燃烧的危害(如产热少、浪费资源、产生CO等有害气体污染环境)，具有重大的意义。[对点练习]3．能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能、核能等)的开发。(1)我国目前最主要的能源品种是________，能源利用中存在的主要问题有_______________。(2)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣：①3FeCl2＋4H2O(g)=====500℃Fe3O4＋6HCl＋H2；②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl===6FeCl3＋6H2O＋O2；③6FeCl3=====300℃6FeCl2＋3Cl2。科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是________，该物质作为燃料的优点有____________________、______________、______________。答案(1)煤人均能源占有量小，能源利用率低，单位产值能耗高(答案合理即可)(2)H2标准燃烧热值高无污染资源丰富答案4．将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1②H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1③CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1请回答：(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：___。(2)比较反应热数据可知，1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律作出下列循环图：并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。请分析：甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)；判断的理由是________。(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点：__________________。(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成①甲醇，②甲醛③甲酸，④乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。答案(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝131.3kJ·mol－1(2)乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3且ΔH20)(3)①污染少，②燃烧充分，③方便(从中任选两点或其他合理答案均可)(4)②④答案解析(1)据盖斯定律，①－②－③即可得出反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝131.3kJ·mol－1。(2)甲同学只看到了H2、CO燃烧放热多，没有考虑到煤转化为水煤气吸收的热量，乙同学的设计合理，遵循了盖斯定律，从反应的始态和终态相同来看，必定放出的热量也相同。(3)煤转化为水煤气时燃烧更充分了，去掉了SO2的污染，气体的燃料便于管道运输。(4)把握住“绿色化学”的含义是完全利用原料中的原子，实现零排放，所以产物写成(CO)m(H2)m的形式就可以，甲醇CH3OH[(CO)(H2)2]、甲醛HCHO[(CO)(H2)]、甲酸HCOOH[(CO2)(H2)]、乙酸CH3COOH[(CO)2(H2)2]，所以答案为甲醛和乙酸。解析规律方法提高燃料的燃烧效率可采取以下措施(1)通入足量空气，使燃料充分燃烧。空气足量但要适当，否则，过量的空气会带走部分热量。(2)增大燃料与空气的接触面积，通常将大块固体燃料粉碎。(3)将煤气化或液化。煤气化或液化后更容易增大燃料与空气的接触面积，使燃烧更充分，同时又防止煤炭直接燃烧产生的SO2和烟尘等污染环境。本课归纳总结1．燃烧热条件：101kPa标准：可燃物用量是1mol结果可燃物：完全燃烧生成物：稳定的氧化物C→CO2gH→H2OlS→SO2g2．能源按转换过程一级能源太阳能、风能等二级能源电能等按使用历史常规能源化石燃料、电能等新能源太阳能、氢能、生物质能等按能源性质可再生能源太阳能、风能、生物质能等不可再生能源化石燃料等23学习效果检测1．新能源的特点是资源丰富，在使用过程中对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列符合新能源特点的是()①天然气②煤③石油④太阳能⑤生物质能⑥风能⑦氢能A．①②③④B．③⑤⑥⑦C．④⑤⑥⑦D．③④⑤⑥⑦答案C答案解析煤、石油、天然气是化石能源，不是新能源。常见新能源有太阳能、地热能、潮汐能、风能、氢能、生物质能等。解析2．下列说法不正确的是()A．化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好D．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将提高答案A答案解析化石燃料只有在适当的温度和氧气充足的情况下才能燃烧充分，A不正确；化石燃料不经过处理直接燃烧可产生污染物CO、SO2等有害气体，B正确；化石燃料(煤)经深加工后变为气体燃料，不仅减少SO2等对大气的污染，而且能提高燃烧效率，C、D均正确。解析3．下列能表示有关物质标准燃烧热的热化学方程式的是()A．C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1答案B答案解析表示标准燃烧热的热化学方程式中，C(s)应转化为CO2(g)，H2(g)应转化为H2O(l)，且可燃物的化学计量数为1。解析4．甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3kJ·mol－1,1kgCH4在25℃、101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为()A．－5.56×104kJ·mol－1B．5.56×104kJ·mol－1C．5.56×104kJD．－5.56×104kJ答案C答案解析16gCH4燃烧放出890.3kJ热量，1kgCH4燃烧放出的热量为890.3kJ16g×1000g＝55643.75kJ≈5.56×104kJ。解析5．现城市使用的燃料大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水蒸气反应制得，故又称水煤气。(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式：_____________________________________