第二節(jié)燃燒熱能源

1、第一章第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)第二節(jié) 燃燒熱燃燒熱 能源能源練習(xí)練習(xí).若若2.6 g 乙炔（乙炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和成液態(tài)水和CO2（g）時放熱）時放熱130 kJ。則乙炔。則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式為燃燒的熱化學(xué)方程式為 C2H2（g）5/2O2（g） 2CO2（g）H2O（l）H=1300 kJ/mol2C2H2（g）5O2（g）=4CO2(g)2H2O(l) H=2600 kJ/mol一、燃燒熱一、燃燒熱 什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？的熱量就叫燃燒熱呢？ 在在25,25,101 k

2、Pa時，時，1 mol 物質(zhì)物質(zhì)完全完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。叫做該物質(zhì)的燃燒熱。.燃燒熱通常可由實驗測得。燃燒熱通?？捎蓪嶒灉y得。.在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時，要注意在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時，要注意以下幾點：以下幾點：研究條件：研究條件： 25 ,101 kPa反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化 物。物。燃燒物的物質(zhì)的量：燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究內(nèi)容：放出的熱量。（研究內(nèi)容：放出的熱量。（H0，單位，單位kJ/mol）在未有特別說明的情況下，外界壓強一般在未有特別說明的情況下，外

3、界壓強一般指指25 ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的穩(wěn)定物穩(wěn)定物 ，例如：例如：C CO2(g)、H H2O（l）、）、S SO3（g）練習(xí)練習(xí)1分析以下幾個熱化學(xué)方程式，哪個是表分析以下幾個熱化學(xué)方程式，哪個是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的？為什么為什么？ A.C（s）O2（g）=CO(g);H=110.5 kJ/molB.C（s）O2（g）=CO2(g);H=393.5 kJ/molC.2H2(g)O2(g)=2H2O(l);H=571.

4、6 kJ/molD.H2(g)O2(g)=H2O(g);H=241.8 kJ/mol解析解析: A項項 C（s）燃燒未生成穩(wěn)定氧化物）燃燒未生成穩(wěn)定氧化物CO2(g)，故其反應(yīng)熱不能叫燃燒熱；故其反應(yīng)熱不能叫燃燒熱；B項符合燃燒熱的項符合燃燒熱的定義定義；C項項H2雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物H2O（l），但由于其反應(yīng)熱表示的是），但由于其反應(yīng)熱表示的是2 mol H2 完完全燃燒時的熱量變化，故不能叫燃燒熱；全燃燒時的熱量變化，故不能叫燃燒熱；D項項參加燃燒的參加燃燒的H2雖然是雖然是1 mol，但其生成，但其生成H2O（g），而不是），而不是H2O（l），故它的反應(yīng)熱也

5、不），故它的反應(yīng)熱也不為為H2的燃燒熱。的燃燒熱。 你能根據(jù)題中信息寫出表示你能根據(jù)題中信息寫出表示HH2 2燃燒熱的燃燒熱的熱化學(xué)方程式嗎？熱化學(xué)方程式嗎？H2（g） O2（g）= H2O（l）；H= 285.8 kJ/mol 21 由于計算燃燒熱時，由于計算燃燒熱時，可燃物質(zhì)是以可燃物質(zhì)是以1 mol 1 mol 作為標(biāo)準(zhǔn)來計算的，所以熱化學(xué)方程式的化作為標(biāo)準(zhǔn)來計算的，所以熱化學(xué)方程式的化學(xué)計量系數(shù)學(xué)計量系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。二、燃燒熱的計算及應(yīng)用二、燃燒熱的計算及應(yīng)用例題例題1.在在101 kPa時，時，1 mol CH4 完全燃燒完全燃燒生成生成CO2和液態(tài)和液態(tài)H2O，放出，放

6、出890.3 kJ的熱量，的熱量，CH4的燃燒熱為多少？的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？ 解析：根據(jù)題意，在解析：根據(jù)題意，在101 kPa時，時，1 mol CH4完全燃完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：燒的熱化學(xué)方程式為：CH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（l）H=890.3 kJ/mol即即CH4的燃燒熱為的燃燒熱為890.3 kJ/mol。1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量為：（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量為：n(CH4)= =44.6 mol1 mol CH4 完全燃燒放出完全燃燒放出890.3 k

7、J的熱量，的熱量，44.6 mol CH4 完全燃燒放出的熱量為：完全燃燒放出的熱量為： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ答案：答案：CH4的燃燒熱為的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97104 kJ。2.葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6（s）6O2（g）=6CO2（g）6H2O（l）H=2 800 kJ/mol 葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式葡萄糖在人體組織

8、中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計算與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計算100 g葡萄糖在人體葡萄糖在人體中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量。中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量。解析：解析： 根據(jù)根據(jù)題意，葡萄糖的燃燒熱為題意，葡萄糖的燃燒熱為2 800 kJ/mol，100 g葡萄糖的物質(zhì)的量為：葡萄糖的物質(zhì)的量為： n(C6H12O6)=0.556 mol1 mol C6H12O6完全燃燒放出完全燃燒放出2 800 kJ的熱量，的熱量，0.556 mol C6H12O6完全燃燒放出的熱量為：完全燃燒放出的熱量為： 0.556 mol2 800 kJ/mol=1 557 kJ答案：答案：100 g葡

9、萄糖在人體中完全氧化時產(chǎn)生葡萄糖在人體中完全氧化時產(chǎn)生1 557 kJ的熱量。的熱量。三、能源 能源就是能提供能量的自然資源，包括化石燃能源就是能提供能量的自然資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、陽光、風(fēng)力、流水、潮料（煤、石油、天然氣）、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一汐以及柴草等。能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。個國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。 煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。 但它們的蘊藏有限，且不可再生。但它們的蘊藏有限，且不可再生。解決的辦法解決的辦法

10、 ：開源節(jié)流。即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能開源節(jié)流。即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。源的利用率。 節(jié)約能源的重要措施：節(jié)約能源的重要措施：科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高能科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。源的利用率。相關(guān)思考題相關(guān)思考題 問題問題1.燃料充分燃燒的條件是什么燃料充分燃燒的條件是什么? 2.燃料燃燒時燃料燃燒時,若空氣過量或不足若空氣過量或不足,會造會造 成什么后果成什么后果?3.為什么固體燃料要粉碎后使用為什么固體燃料要粉碎后使用?1.使燃料充分燃燒的措施：使燃料充分燃燒的措施：(1）通入充足且適量的空氣；）通入充足且適量的空氣

11、；(2）固體燃料粉碎、液體燃料噴霧以增大燃）固體燃料粉碎、液體燃料噴霧以增大燃料與空氣的接觸面。料與空氣的接觸面。討論：下面列出的是有關(guān)煤作燃料利弊問題的討論：下面列出的是有關(guān)煤作燃料利弊問題的一些主要論點，請參考這些論點，并準(zhǔn)備有關(guān)一些主要論點，請參考這些論點，并準(zhǔn)備有關(guān)材料，簡要論述你對該問題的看法。材料，簡要論述你對該問題的看法。 煤是我國儲量最多的能源資源，應(yīng)充分利用煤是我國儲量最多的能源資源，應(yīng)充分利用該資源為我國的社會主義建設(shè)服務(wù)。該資源為我國的社會主義建設(shè)服務(wù)。據(jù)有人估計，我國的煤炭儲量足夠使用幾百年。據(jù)有人估計，我國的煤炭儲量足夠使用幾百年。 煤的形成需經(jīng)過數(shù)億年的時間，用一些

12、就少煤的形成需經(jīng)過數(shù)億年的時間，用一些就少一些，不可再生。一些，不可再生。 煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡單燒煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡單燒掉太可惜，應(yīng)該綜合利用。掉太可惜，應(yīng)該綜合利用。 煤是發(fā)熱量很高的固體燃料，我國煤炭資源煤是發(fā)熱量很高的固體燃料，我國煤炭資源相對比較集中，開采成本較低，用煤作燃料合相對比較集中，開采成本較低，用煤作燃料合算。算。煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用效煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用效率低，且運輸不方便。率低，且運輸不方便。煤直接燃燒時產(chǎn)生煤直接燃燒時產(chǎn)生SOSO2 2等有毒氣體和煙塵，對等有毒氣體和煙塵，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。環(huán)境造成嚴(yán)重污

13、染?？梢酝ㄟ^清潔煤技術(shù)，如可以通過清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化煤的液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫以及實行煙氣凈化脫硫等，大大減少燃煤對環(huán)等，大大減少燃煤對環(huán)境造成的污染，提高煤燃燒的熱利用率。境造成的污染，提高煤燃燒的熱利用率。煤大量開采時，會造成地面塌陷。煤大量開采時，會造成地面塌陷。資源蘊藏方面資源蘊藏方面： 煤是我國儲量最多的能源資源，應(yīng)充分利用，但由于煤煤是我國儲量最多的能源資源，應(yīng)充分利用，但由于煤為不可再生能源，故使用過程中應(yīng)減少不必要的浪費，并為不可再生能源，故使用過程中應(yīng)減少不必要的浪費，并提高其能量利用率，同時應(yīng)加快開發(fā)新能源。提高其能量利用率，同時應(yīng)加快開發(fā)新能源。開采和

14、運輸方面開采和運輸方面： 我國煤炭資源相對比較集中，開采成本較低，這從我我國煤炭資源相對比較集中，開采成本較低，這從我國的大、中、小型煤礦繁多即可說明，且一般的煤礦工人國的大、中、小型煤礦繁多即可說明，且一般的煤礦工人不需要多么高深的技術(shù)；但煤在大量開采時，又會造成地不需要多么高深的技術(shù)；但煤在大量開采時，又會造成地面塌陷；在運輸方面，很不方便，需要裝、卸、運等諸多面塌陷；在運輸方面，很不方便，需要裝、卸、運等諸多環(huán)節(jié)，且開采出來的煤在貯存時便有部分變質(zhì)，造成資源環(huán)節(jié)，且開采出來的煤在貯存時便有部分變質(zhì)，造成資源浪費，同時造成環(huán)境污染，這從煤礦周圍的空氣質(zhì)量普遍浪費，同時造成環(huán)境污染，這從煤礦

15、周圍的空氣質(zhì)量普遍不佳（尤其是粉塵）即可證明，不佳（尤其是粉塵）即可證明，故應(yīng)大大提高清潔煤技術(shù)，故應(yīng)大大提高清潔煤技術(shù)，使煤通過氣化等手段而變得易于運輸使煤通過氣化等手段而變得易于運輸。 資源綜合利用資源綜合利用： 煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用效率低，我們國家的煤，在進(jìn)行效率低，我們國家的煤，在進(jìn)行綜合利用時的綜合利用時的辦法辦法主要是主要是煤的干餾和煤的氣化、液化煤的干餾和煤的氣化、液化，但在，但在此過程中，卻有相當(dāng)多的副產(chǎn)物不能有效利用，此過程中，卻有相當(dāng)多的副產(chǎn)物不能有效利用，如如在煉焦過程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣、煤焦油在煉焦過程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣、

16、煤焦油等，我等，我們都沒有很好地進(jìn)行再加工，結(jié)果是既浪費了們都沒有很好地進(jìn)行再加工，結(jié)果是既浪費了資源，又污染了環(huán)境。因此，積極開展煤的綜資源，又污染了環(huán)境。因此，積極開展煤的綜合利用十分重要。合利用十分重要。污染環(huán)境方面：污染環(huán)境方面：由于煤中除了主要元素由于煤中除了主要元素C外，還含有少量的外，還含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃燒時會產(chǎn)等元素，煤在直接燃燒時會產(chǎn)生生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量且質(zhì)量且易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)等，從而使環(huán)等，從而使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，故通過清潔煤技術(shù)（如煤境受到嚴(yán)重污染，故通過清潔煤技術(shù)（

17、如煤的液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫等），的液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫等），大大減少燃煤對環(huán)境造成的污染，勢在必行。大大減少燃煤對環(huán)境造成的污染，勢在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是大勢所趨。大勢所趨。議一議議一議1.城市家用燃料使用氣體燃料比使城市家用燃料使用氣體燃料比使用煤、煤球等固體燃料有什么好處？用煤、煤球等固體燃料有什么好處？答案：答案：1.首先首先，因氣體易擴散，故氣體燃料與空氣混，因氣體易擴散，故氣體燃料與空氣混合充分，容易發(fā)生完全燃燒，與固體燃料相比合充分，容易發(fā)生完全燃燒，與固體燃料相比有較高有較高的能量利用率的能量利

18、用率。其次其次，氣體燃料，氣體燃料便于管道運輸、使用方便便于管道運輸、使用方便（易點燃、（易點燃、易熄滅）、易熄滅）、無渣無塵、清潔衛(wèi)生。無渣無塵、清潔衛(wèi)生。第三第三，固體煤中含有硫、氮等雜質(zhì)，直接燃煤，會產(chǎn)，固體煤中含有硫、氮等雜質(zhì)，直接燃煤，會產(chǎn)生大量二氧化硫、氮氧化物（生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉塵，造成大）、粉塵，造成大氣污染，住宅環(huán)境、居室空氣的污染則更嚴(yán)重。氣污染，住宅環(huán)境、居室空氣的污染則更嚴(yán)重。2.推廣使用天然氣（相對于管道煤氣和液化推廣使用天然氣（相對于管道煤氣和液化氣）為什么是城市燃?xì)獾陌l(fā)展方向？氣）為什么是城市燃?xì)獾陌l(fā)展方向？管道煤氣是一種清潔燃料管道煤氣是一種清潔燃料，然而這是相對于住宅、，然而這是相對于住宅、居室環(huán)境而言的，從居室環(huán)境而言的，從城市大環(huán)境看，并沒有改善城城