高中化學(xué) 燃燒熱能源名師導(dǎo)航 新人教版選修4

1、第二節(jié) 燃燒熱 能源名師導(dǎo)航知識梳理1.燃燒熱反應(yīng)熱可分為_、_、_等，其中以跟_相關(guān)_的實際應(yīng)用較廣。_時，_mol_物質(zhì)完全燃燒生成_的化合物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。單位為_。燃燒熱通?？衫脙x器由_測得。 2.能源(1)能源就是能_，它包括化石燃料、_以及柴草等?；剂习╛、_和_。(2)能源是_和_的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，它的開發(fā)和利用情況，可以用來衡量一個國家或地區(qū)的_和_水平。(3)我國目前的能源利用狀況我國目前使用的重要能源是_,它們的蘊藏量_,而且不能_，最終將會_?；谖覈壳暗腳水平和_水平，能源從開采、運輸、加工到終端的利用效率都_，浪費_。據(jù)統(tǒng)計，總效率僅為_。

2、(4)解決方法提高現(xiàn)有能源的利用率加強_投入，提高_水平，改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)，科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料_燃燒，提高能源的_。開發(fā)新的能源現(xiàn)在探索的新能源主要有_等。它們的特點是_，_再生，_污染或_污染。疑難突破 1.怎樣理解燃燒熱？剖析：(1)燃燒熱一般是由實驗測得的。物質(zhì)燃燒時放出的熱量多少與外界條件（如溫度、壓強）有關(guān)（如果未注明條件，就是指25 、101 kPa時的熱量），還與反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)有關(guān)。(2)定義中的“1 mol 物質(zhì)”是指1 mol 純凈物（單質(zhì)或化合物）。(3)定義中“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)樽罘€(wěn)定的氧化物。完全燃燒時，

3、下列元素要生成對應(yīng)的氧化物：CCO2 HH2O SSO2CCO不是完全燃燒，而SSO3不是燃燒產(chǎn)物，生成的水為液態(tài)不能是氣態(tài)。(4)因為物質(zhì)燃燒都是放熱反應(yīng)，所以表達物質(zhì)燃燒熱時的H均為負值，即H0。(5)燃燒熱是以1 mol 物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此在書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，應(yīng)以燃燒1 mol 物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，故在其熱化學(xué)方程式中常出現(xiàn)分數(shù)。2.如何比較燃燒熱和中和熱的異同？剖析：相同點：燃燒熱和中和熱都是針對放熱反應(yīng)而言，H0。不同點：燃燒熱限定可燃物（反應(yīng)物）的物質(zhì)的量為1 mol；中和熱限定生成H2O的物質(zhì)的量為1 mol。燃燒熱指1 mol

4、純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量，不同的反應(yīng)物，燃燒熱不同；中和熱指生成1 mol H2O時放出的熱量，不同的反應(yīng)物，中和熱相同。對于燃燒熱,熱化學(xué)方程式的書寫時，可燃物的化學(xué)計量數(shù)定為1，以此為標準配平其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)；中和熱是生成H2O的化學(xué)計量數(shù)定為1。問題探究問題1：能源既可以是物質(zhì)，如煤、石油，也可以是物質(zhì)的運動，如水的運動、風(fēng)力也能產(chǎn)生能源。研究下表數(shù)據(jù)，探究保證能源消費量有相應(yīng)的增長對加快國民經(jīng)濟發(fā)展有何意義？年度國民生產(chǎn)總值/億元能源消耗/萬噸標準煤199558 478.1131 176199667 884.6138 948199774 462.6137 79819

5、9878 345.2132 214199982 067.5130 119200089 442.2130 297200195 933.3132 000探究：從以上數(shù)據(jù)可以看出，國民生產(chǎn)總值越高，消耗的能源越多，即國家國民生產(chǎn)總值與能源消耗成正比關(guān)系，因為隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，每創(chuàng)造一定量國民生產(chǎn)總值所消耗的能源將會逐步減少。能源消耗量是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要指標。在正常情況下，國民經(jīng)濟發(fā)展的速度與能源消費量的增長速度成正比例。不論哪一個國家，要提高人均國民收入和生產(chǎn)總值，就必須提高每人的能量消費水平。這從1995年至2001年的數(shù)據(jù)可以看出，國民生產(chǎn)總值由58 478.1億元增加至95

6、 933.3億元，增長了39%，而能耗由131 176萬噸標準煤增加至132 000萬噸標準煤，只增加了0.62%。說明在這7年里我國生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。 常規(guī)能源是現(xiàn)在普遍、廣泛采用的能源,主要是煤、石油、水力、風(fēng)力發(fā)電。常規(guī)能源中，煤、石油都是非再生性能源，用一點就少一點。再生能源、水力、風(fēng)力等除可開發(fā)量有限外，還受地域和季節(jié)的限制，也不可能在短期內(nèi)有較大的增長，這是一個方面。另一方面，人類對能源消耗量越來越大。 這樣就產(chǎn)生了能源危機，出路可用科學(xué)技術(shù)來開發(fā)新能源。問題2：某同學(xué)的親戚從上海買回幾包叫“一拉熱”的食品，上層是冷糕點，底層有一根線，當(dāng)一拉線頭時，在1秒內(nèi)糕點就熱氣騰騰

7、。該同學(xué)對這一包裝產(chǎn)生了興趣，于是拆開底層觀察，發(fā)現(xiàn)底層是一包白色固體和一小包水。請你幫他設(shè)計實驗檢驗該白色固體是什么？探究：結(jié)合所學(xué)知識可提出兩種假設(shè)：一是設(shè)想白色固體為氫氧化鈉，另一設(shè)想白色固體為氧化鈣。 設(shè)計實驗驗證： 從組成上來看二者的差異是陽離子，一個是鈉離子，一個是鈣離子。鑒別兩種陽離子可采用焰色反應(yīng)，也可采用鈣離子易與生成沉淀等來鑒別是氧化鈣還是氫氧化鈉。典題精講【例1】 我國農(nóng)業(yè)因遭受酸雨而造成每年高達15億多元的損失。為有效地控制酸雨，國務(wù)院已批準了酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案?；卮鹣铝袉栴}：(1)你認為減少酸雨的產(chǎn)生可采取的措施是（ ）少用煤作燃料 把工廠煙囪造高

8、 燃料脫硫 在已酸化的土壤中加石灰 開發(fā)新能源A. B. C. D.(2)煤、石油等化石燃料存在怎樣的問題？對環(huán)境有何影響？思路解析：可通過分析酸雨形成的原因?qū)ふ覝p少酸雨的措施。煤中含硫，燃煤過程中生成了SO2，SO2進一步轉(zhuǎn)化成SO3隨雨水降落形成酸雨，故減少酸雨的措施應(yīng)為C。分析煤、石油等化石燃料可從其來源和產(chǎn)物分析。答案：(1)C (2)煤、石油是不能再生的化石燃料，其資源有限；其次，燃燒后產(chǎn)生的SO2、NO2等為大氣主要污染物，會形成酸雨，NO2會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧，產(chǎn)物CO2的大量排放還會導(dǎo)致溫室效應(yīng)。【例2】 利用儲能介質(zhì)儲存太陽能的原理是：白天在太陽光照射下某種固態(tài)鹽被熔化（實際上是

9、鹽溶于自身的結(jié)晶水）吸收能量；晚間熔鹽釋放相應(yīng)能量而凝固，這樣使室溫得以調(diào)節(jié)。已知幾種鹽的熔點及其熔化時能量改變值如下所示：鹽熔點（）質(zhì)量（g）數(shù)值與相對分子質(zhì)量相等的鹽熔化時吸熱（kJ）CaCl2·6H2O29.037.3Na2SO4·10H2O32.477.0Na2HPO4·12H2O36.1100.1Na2S2O3·5H2O48.549.7下列有關(guān)說法正確的是（ ）A.不應(yīng)選用CaCl2·6H2OB.可選用Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2OC.最好選用Na2SO4·10H2O，它更加經(jīng)濟D.

10、以上皆不宜選用思路解析：(1)從提供的四種鹽的熔點及熔化時吸收熱量的情況來分析，四種鹽的熔點均不是很高，熔化時均能吸收較多熱量，這樣從化學(xué)原理上講，四種鹽理論上均可選用，則選項A、D可排除。(2)從實際出發(fā)（屋頂承重越輕越好），再以單位質(zhì)量鹽熔化時吸收熱量的情況（Na2SO4·10H2O為77.0 kJ÷322 g 0.24 kJ·g-1,Na2HPO4·12H2O為100.1 kJ÷358 g0.28 kJ·g-1)來看，兩者熱量變化值均較大，且比較接近，Na2HPO4·12H2O的熱量變化值略大一些。(3)從家庭或單位使

11、用的角度，Na2SO4·10H2O的俗名為芒硝，是天然存在的一種物質(zhì)，開采方便，價格便宜；Na2HPO4·12H2O需人工制取，其價格相對昂貴一些。答案：BC知識導(dǎo)學(xué) 燃燒熱的學(xué)習(xí)要突出掌握燃燒熱概念中的研究的條件(如25 、101 kPa等)，燃燒物的量(如1 mol 物質(zhì)等)，反應(yīng)的程度(如“完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物”等)。 能源這部分知識的學(xué)習(xí)，不要以學(xué)習(xí)課本知識為主，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，通過查找資料（書籍或上網(wǎng)），或與同學(xué)討論來學(xué)習(xí)。 能源是實現(xiàn)我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障，也是人類賴以生存的基礎(chǔ)。從總量上看，我國是一個能源生產(chǎn)大國，同時也是一個能源消費大國。能源

12、利用狀況能夠反映出一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平。它是研究經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略問題的重要依據(jù)。 我國是能源消耗大國，以煤和石油為主，能源利用率低且造成嚴重的環(huán)境污染。 風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等是清潔環(huán)保能源。 太陽能既是一次能源，又是可再生能源。疑難導(dǎo)析 由于反應(yīng)熱的情況不同，可分為多種，如中和熱、溶解熱、燃燒熱等，在化學(xué)必修2已經(jīng)學(xué)習(xí)了中和熱并通過實驗體會了中和熱的有關(guān)知識，在學(xué)習(xí)燃燒熱時可與中和熱進行對比，以加深對概念的理解。 對燃燒熱的理解要明確以下幾點： 一是燃燒熱是否是由實驗測得的，物質(zhì)燃燒放出熱量的多少與哪些因素有關(guān)；二是定義中的“1 mol 物質(zhì)”指的是什么物質(zhì)；三是定義中“完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化

13、物”指的氧化物的穩(wěn)定性如何；四是表達物質(zhì)燃燒熱時的H是正還是負；五是燃燒熱對完全燃燒物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)有何規(guī)定，對其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)有何規(guī)定。 比較燃燒熱和中和熱的相同點要看這兩個概念指的是否都是放熱反應(yīng)。 比較燃燒熱和中和熱的不同點要看燃燒熱對可燃物（反應(yīng)物）的物質(zhì)的量如何限定，中和熱對H2O的物質(zhì)的量如何限定；燃燒熱對可燃物的類別和燃燒過程的類別以及生成產(chǎn)物的性質(zhì)如何限定，中和熱對中和反應(yīng)過程如何限定；燃燒熱和中和熱分別限定哪個物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。問題導(dǎo)思 要探究能源消費量有相應(yīng)的增長對加快國民經(jīng)濟發(fā)展的意義，首先需要知道什么是能源，生產(chǎn)、生活中的哪些物質(zhì)屬于能源，哪些物質(zhì)的運動也屬于能源。

14、 要清楚左欄表中從1995年至2001年的數(shù)據(jù)體現(xiàn)了國家國民生產(chǎn)總值與能源消耗的關(guān)系；從1995年至2001年國民生產(chǎn)總值增長的幅度和能源消耗增長的幅度的比較說明了隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，每創(chuàng)造一定量國民生產(chǎn)總值所消耗的能源將會發(fā)生怎樣的變化，從而看出生產(chǎn)技術(shù)水平的提高的重要性。 還要弄清能源消耗量與國家經(jīng)濟發(fā)展水平的關(guān)系；正常情況下，國民經(jīng)濟發(fā)展的速度與能源消費量的增長速度應(yīng)該是怎樣的關(guān)系；提高每人的能量消費水平是否影響到人均國民收入和生產(chǎn)總值的提高。 要知道現(xiàn)在普遍、廣泛采用的能源有哪些；其中，哪些是非再生性能源，存在什么問題；哪些開發(fā)量有限，受地域和季節(jié)的限制，不可能在短期內(nèi)有較大的增長

15、；人類對能源消耗的情況怎樣；怎樣解決能源危機，如何開發(fā)新能源等。 本題考查科學(xué)探究的能力?？茖W(xué)探究的過程是：先提出假設(shè)（根據(jù)物質(zhì)溶于水放出大量的熱或與水反應(yīng)放出大量的熱這一事實結(jié)合所學(xué)的知識找出符合這一特點的物質(zhì)），然后根據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗來驗證假設(shè)的正確與否。 實驗探究實際上是鑒別氫氧化鈉和氧化鈣。鑒別氫氧化鈉和氧化鈣應(yīng)利用氫氧化鈉和氧化鈣的性質(zhì)的差異。典題導(dǎo)考綠色通道：減少酸雨的產(chǎn)生，可從所使用的燃料上分析。因煤中含硫，可減少煤的用量；燃料脫硫可減少SO2的產(chǎn)生；開發(fā)新能源可減少或避免酸雨的排放?！镜漕}變式1】煤作為燃料可通過下列兩種途徑途徑：C(s)+O2(g)=CO2(g)(放熱Q1 kJ

16、)途徑：先制水煤氣：C(s)+H2O(g) =CO(g)+H2(g)(吸熱Q2 kJ)再燃燒水煤氣：2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)2H2(g)+O2(g) =2H2O(g) (共放熱Q3 kJ)試簡述煤通過途徑作為燃料的意義。答案:固體煤經(jīng)處理變?yōu)闅怏w燃料后，不僅在燃燒時可以大大減少SO2和煙塵對大氣造成的污染，而且燃燒效率高，也便于輸送黑色陷阱：解題時往往由于利用信息分析問題的能力較差而不敢大膽作出選擇。其實儲能物質(zhì)是一類新型材料，中學(xué)教材雖未涉及，但從題意不難理解。用鹽來調(diào)節(jié)室溫可從以下三方面考慮：（1）選用鹽的熔點接近常溫為宜，熔化及凝固時能量變化越大越好（更有利于調(diào)節(jié)室溫）。（2）應(yīng)考慮單位質(zhì)量的固體鹽在熔化時吸熱越多越好。（3）首選材料應(yīng)是產(chǎn)品豐富、價格便宜的鹽類?！镜漕}變式2】1.有人設(shè)計用儲能介質(zhì)利用太陽能調(diào)節(jié)室溫。將裝有Na2SO4·10H2O的密閉的聚乙烯塑料管安裝在房屋的外墻內(nèi)可以縮小室內(nèi)的晝夜溫差，其原因是_。答案:反應(yīng)Na2SO4·10H2O=Na2SO4·nH2O+(10n)H2O(1n<10)，白天時 Na2SO4·10H2O吸收能量