第一章第2節(jié)燃燒熱能源(第1課時)

2023/2/4巴東縣第三高級中學1第一章化學反應與能量第二節(jié)燃燒熱能源第1課時新課標人教版高中化學課件系列選修4化學反應原理2023/2/4巴東縣第三高級中學2火箭發(fā)射用什么燃料？燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學3實驗測得在25℃、101kPa時，1molCH4完全燃燒放出890.31kJ的熱量。CH4(g)+2O2(g)

=CO2(g)

+2H2O(l)ΔH=-890.31kJ/mol

寫出上面的熱化學方程式燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學4一、燃燒熱

什么是燃燒熱？是不是物質燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？1、燃燒熱的定義在25℃，101kPa時，1mol

物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學5CH4(g)+2O2(g)

=CO2(g)

+2H2O(l)ΔH=-890.31kJ/mol890.31kJ/mol就是甲烷的燃燒熱燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學6①研究條件：25℃,101kPa②反應程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。③燃燒物的物質的量：1mol④研究內容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol）⑤在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25℃，101kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)⑴.燃燒熱通?？捎蓪嶒灉y得。⑵.在理解物質燃燒熱的定義時，要注意以下幾點：燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學7【練習1】分析以下幾個熱化學方程式，哪個是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的？為什么？

A.C(s)＋O2(g)===CO(g);ΔH=-110.5kJ/molB.C(s)＋O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5kJ/molC.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6kJ/molD.H2(g)＋O2(g)===H2O(g);ΔH=-241.8kJ/mol【解析】A項C(s)燃燒未生成穩(wěn)定氧化物CO2(g)，故其反應熱不能叫燃燒熱；B項符合燃燒熱的定義；C項H2雖然轉變成了穩(wěn)定的氧化物H2O(l)，但由于其反應熱表示的是2molH2完全燃燒時的熱量變化，故不能叫燃燒熱；D項參加燃燒的H2雖然是1mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反應熱也不為H2的燃燒熱。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學8你能根據(jù)題中信息寫出表示H2燃燒熱的熱化學方程式嗎？H2(g)＋O2(g)==H2O(l)；ΔH=-285.8kJ/mol

由于計算燃燒熱時，可燃物質是以1mol作為標準來計算的，所以熱化學方程式的化學計量系數(shù)常出現(xiàn)分數(shù)。2．研究物質燃燒熱的意義

了解化學反應完成時產(chǎn)生熱量的多少，以便更好地控制反應條件，充分利用能源。3．燃燒熱的有關計算

燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學9【例題1】在101kPa時，1molCH4

完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000LCH4（標準狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？【解析】根據(jù)題意，在101kPa時，1molCH4完全燃燒的熱化學方程式為：

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH=-890.3kJ/mol

即CH4的燃燒熱為890.3kJ/mol。1000LCH4（標準狀況）的物質的量為：n(CH4)==44.6mol1molCH4

完全燃燒放出890.3kJ的熱量，44.6molCH4完全燃燒放出的熱量為：44.6mol×890.3kJ/mol=3.97×104kJ【答案】

CH4的燃燒熱為890.3kJ/mol，1000LCH4（標準狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97×104kJ。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學10【例題2】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方程式為：

C6H12O6(s)＋6O2(g)==6CO2(g)＋6H2O(l)；ΔH=-2800kJ/mol

葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學方程式與它燃燒的熱化學方程式相同。計算100g葡萄糖在人體中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量?！窘馕觥扛鶕?jù)題意，葡萄糖的燃燒熱為2800kJ/mol100g葡萄糖的物質的量為：n(C6H12O6)==0.556mol1molC6H12O6完全燃燒放出2800kJ的熱量，0.556molC6H12O6完全燃燒放出的熱量為：

0.556mol×2800kJ/mol=1557kJ【答案】100g葡萄糖在人體中完全氧化時產(chǎn)生1557kJ的熱量。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學11【練習1】若2.6g乙炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和CO2（g）時放熱130kJ。則乙炔燃燒的熱化學方程式為__________________.C2H2(g)＋5/2O2(g)==2CO2(g)＋H2O(l);ΔH=－

1300kJ/mol2C2H2(g)＋5O2(g)==4CO2(g)＋2H2O(l);ΔH=－

2600kJ/mol燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學12【練習2】已知下列兩個熱化學方程式：

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H＝-571.6kJ?mol-1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H＝-2220kJ?mol-1（1）H2的燃燒熱為______________，C3H8的燃燒熱為______________

（2）2gH2和2molC3H8組成的混合氣體完全燃燒放出的熱量為____________

（3）現(xiàn)有H2和C3H8的混合氣體5mol，完全燃燒時放出熱量3847kJ，則混合氣體中H2和C3H8的體積比為____________3：1285.8kJ?mol-1

2220kJ?mol-1

4725.8kJ燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學13【練習3】石墨與金剛石的燃燒熱是否相同，為什么？請分別寫出石墨和金剛石燃燒的熱化學方程式。

不相同,因為石墨與金剛石的晶體結構不同,共具有的能量也不相同C(石墨，s）+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kl/molC(金剛石，s）+O2(g)=CO2(g)ΔH=-395.0kl/mol說明金剛石具有的總能量高，不穩(wěn)定燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學14【思考】燃燒熱△H與焓變△H有何關系？

①焓變范圍廣，包括中和熱、燃燒熱、溶解熱等，燃燒熱只是焓變的一種形式；②焓變有吸熱與放熱之分，而燃燒只能放熱，其△H

<

0。中和熱：在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。

H＋(aq)+OH－(aq)＝H2O(l)△H＝－57.3kJ/mol

燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學15燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系

相同點燃燒熱中和熱能量變化放熱反應ΔHΔH<0,單位kJ/mol不同點反應物的量1mol可燃物不限生成物的量不限量1molH2O反應熱的含義1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量;不同的物質燃燒熱不同稀酸稀堿中和生成1molH2O時放出的熱量,不同的反應物的中和熱大致相同燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級中學16思考與交流應根據(jù)什么標準來選擇燃料?物質的燃燒熱燃料的儲量燃料的開采、運輸燃料儲存的條件、價格燃料對生態(tài)環(huán)境的影響例：丙烷燃燒熱值高石油中儲量豐富開采容易燃燒時污染小儲存、運輸不方便能源2023/2/4巴東縣第三高級中學17二、能源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個國家或地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和科學技術水平。煤、石油、天然氣是當今世界上重要的化石燃料。但它們的蘊藏有限，且不可再生。解決的辦法：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。節(jié)約能源的重要措施：科學地控制燃燒反應，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學18【資料】我國能源狀況能源2023/2/4巴東縣第三高級中學19能源：能提供能量的自然資源一級能源：來自自然界未經(jīng)轉化的能源。二級能源：一級能源經(jīng)過轉化得到的能源形式。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學20能源分類按轉換過程分按利用歷史分按性質分可再生能源不可再生能源風能、水能、煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源新能源可再生能源不可再生能源太陽能、海洋能、地熱能、波浪能、潮汐能等。核能二級能源電能、氫能、煤氣、水煤氣、蒸汽、焦炭、汽油、煤油、柴油、液化石油氣、沼氣能等一級能源能源2023/2/4巴東縣第三高級中學21權威部門的最新測算顯示，我國能源利用率為33％，與世界先進水平相差10個百分點。我國能源的利用率卻很低，礦產(chǎn)資源利用率為40％-50％。例如，1994年我國1000美元GDP耗煤2.041標噸，是日本的13.7倍，德、意、法的8.7倍，美國的4.6倍，印度的1.9倍，世界平均水平的4.71倍。如此巨大的資源、能源消耗，不僅造成了極大的浪費，而且也成為環(huán)境污染的主要來源。【資料】P8我國能源利用率能源2023/2/4巴東縣第三高級中學22相關思考題∶[問題]1.燃料充分燃燒的條件是什么?

2.燃料燃燒時，若空氣過量或不足，會造成什么后果?3.為什么固體燃料要粉碎后使用?1.使燃料充分燃燒的措施：（1）通入充足且適量的空氣；（2）固體燃料粉碎、液體燃料噴霧以增大燃料與空氣的接觸面。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學23討論：下面列出的是有關煤作燃料利弊問題的一些主要論點，請參考這些論點，并準備有關材料，簡要論述你對該問題的看法。

①煤是我國儲量最多的能源資源，應充分利用該資源為我國的社會主義建設服務。據(jù)有人估計，我國的煤炭儲量足夠使用幾百年。②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。③煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡單燒掉太可惜，應該綜合利用。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學24④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，用煤作燃料合算。煤作為固體燃料，燃燒反應速率小，熱利用效率低，且運輸不方便。⑤煤直接燃燒時產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵，對環(huán)境造成嚴重污染。⑥可以通過清潔煤技術，如煤的液化和氣化，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，提高煤燃燒的熱利用率。⑦煤大量開采時，會造成地面塌陷。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學25資源蘊藏方面：煤是我國儲量最多的能源資源，應充分利用，但由于煤為不可再生能源，故使用過程中應減少不必要的浪費，并提高其能量利用率，同時應加快開發(fā)新能源。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；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、運等諸多環(huán)節(jié)，且開采出來的煤在貯存時便有部分變質，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量普遍不佳（尤其是粉塵）即可證明，故應大大提高清潔煤技術，使煤通過氣化等手段而變得易于運輸。參考觀點能源2023/2/4巴東縣第三高級中學26資源綜合利用：煤作為固體燃料，燃燒反應速率小，熱利用效率低，我們國家的煤，在進行綜合利用時的辦法主要是煤的干餾和煤的氣化、液化，但在此過程中，卻有相當多的副產(chǎn)物不能有效利用，如在煉焦過程中產(chǎn)生的焦爐氣、煤焦油等，我們都沒有很好地進行再加工，結果是既浪費了資源，又污染了環(huán)境。因此，積極開展煤的綜合利用十分重要。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學27污染環(huán)境方面：由于煤中除了主要元素C外，還含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃燒時會產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴重影響空氣質量且易導致酸雨、溫室效應等，從而使環(huán)境受到嚴重污染，故通過清潔煤技術（如煤的液化和氣化，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。提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是大勢所趨。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學28［議一議］1.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？答案：1.首先，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，與固體燃料相比有較高的能量利用率。其次，氣體燃料便于管道運輸、使用方便（易點燃、易熄滅）、無渣無塵、清潔衛(wèi)生。第三，固體煤中含有硫、氮等雜質，直接燃煤，會產(chǎn)生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉塵，造成大氣污染，住宅環(huán)境、居室空氣的污染則更嚴重。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學292.推廣使用天然氣（相對于管道煤氣和液化氣）為什么是城市燃氣的發(fā)展方向？管道煤氣是一種清潔燃料，然而這是相對于住宅、居室環(huán)境而言的，從城市大環(huán)境看，并沒有改善城市大氣的污染程度。原因很簡單，制造煤氣要燃煤，使用煤氣沒有降低城市的煤炭消耗量，原來一家一戶煤球爐的廢氣僅僅變成由數(shù)家煤氣廠排放而已。液化氣是發(fā)熱量最高的優(yōu)質清潔燃料，但液化氣使用不便，且要消耗寶貴的石油資源，天然氣則是一種既有管道煤氣的方便，又有液化氣無毒、發(fā)熱量高的優(yōu)點且不易爆的燃料，所以，推廣使用天然氣是城市燃氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。能源2023/2/4巴東縣第三高級中學30【想一想】1.工業(yè)上常用把煤塊粉碎、液體燃料噴成霧狀，而使燃料充分燃燒，這種方法是否適合家用？2.從能量守恒的角度看，把煤加工成煤氣，是否能增加煤的發(fā)熱量？不能不適合能源2023/2/4巴東縣第三高級中學31【科學視野】新能源的開發(fā)太陽能優(yōu)點：能量巨大，清潔無污染，無需開采運輸。缺點：能量密度低收集難。受季節(jié)、氣候、緯度等影響。太陽能集熱器太陽能電池汽車太陽能電池計算器能源2023/2/4巴東縣第三高級中學32風能風能能量巨大。但風能具有不穩(wěn)定性，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響甚大。地熱能蘊量豐富，相當于煤儲量的1.7億倍。用于發(fā)電、溫室、育種、采暖等