第一章第2節(jié)燃燒熱能源(第1課時(shí))

2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)1第一章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)燃燒熱能源第1課時(shí)新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列選修4化學(xué)反應(yīng)原理2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)2火箭發(fā)射用什么燃料？燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)3實(shí)驗(yàn)測(cè)得在25℃、101kPa時(shí)，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(xué)方程式燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)4一、燃燒熱

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？1、燃燒熱的定義在25℃，101kPa時(shí)，1mol

物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)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(jí)中學(xué)6①研究條件：25℃,101kPa②反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。③燃燒物的物質(zhì)的量：1mol④研究?jī)?nèi)容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol）⑤在未有特別說(shuō)明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指25℃，101kPa.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(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)⑴.燃燒熱通常可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。⑵.在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)7【練習(xí)1】分析以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式，哪個(gè)是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時(shí)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(xiàng)C(s)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；B項(xiàng)符合燃燒熱的定義；C項(xiàng)H2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2molH2完全燃燒時(shí)的熱量變化，故不能叫燃燒熱；D項(xiàng)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(yīng)熱也不為H2的燃燒熱。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)8你能根據(jù)題中信息寫出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式嗎？H2(g)＋O2(g)==H2O(l)；ΔH=-285.8kJ/mol

由于計(jì)算燃燒熱時(shí)，可燃物質(zhì)是以1mol作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的，所以熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。2．研究物質(zhì)燃燒熱的意義

了解化學(xué)反應(yīng)完成時(shí)產(chǎn)生熱量的多少，以便更好地控制反應(yīng)條件，充分利用能源。3．燃燒熱的有關(guān)計(jì)算

燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)9【例題1】在101kPa時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，1molCH4完全燃燒的熱化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(jí)中學(xué)10【例題2】葡萄糖是人體所需能量的重要來(lái)源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)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(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計(jì)算100g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)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(zhì)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(shí)產(chǎn)生1557kJ的熱量。燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)11【練習(xí)1】若2.6g乙炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和CO2（g）時(shí)放熱130kJ。則乙炔燃燒的熱化學(xué)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(jí)中學(xué)12【練習(xí)2】已知下列兩個(gè)熱化學(xué)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(shí)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(jí)中學(xué)13【練習(xí)3】石墨與金剛石的燃燒熱是否相同，為什么？請(qǐng)分別寫出石墨和金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式。

不相同,因?yàn)槭c金剛石的晶體結(jié)構(gòu)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(shuō)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(jí)中學(xué)14【思考】燃燒熱△H與焓變△H有何關(guān)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(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時(shí)的反應(yīng)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(jí)中學(xué)15燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系

相同點(diǎn)燃燒熱中和熱能量變化放熱反應(yīng)ΔHΔH<0,單位kJ/mol不同點(diǎn)反應(yīng)物的量1mol可燃物不限生成物的量不限量1molH2O反應(yīng)熱的含義1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量;不同的物質(zhì)燃燒熱不同稀酸稀堿中和生成1molH2O時(shí)放出的熱量,不同的反應(yīng)物的中和熱大致相同燃燒熱2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)16思考與交流應(yīng)根據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇燃料?物質(zhì)的燃燒熱燃料的儲(chǔ)量燃料的開采、運(yùn)輸燃料儲(chǔ)存的條件、價(jià)格燃料對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響例：丙烷燃燒熱值高石油中儲(chǔ)量豐富開采容易燃燒時(shí)污染小儲(chǔ)存、運(yùn)輸不方便能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)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(yáng)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(lái)衡量一個(gè)國(guó)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。但它們的蘊(yùn)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(xué)地控制燃燒反應(yīng)，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(jí)中學(xué)18【資料】我國(guó)能源狀況能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)19能源：能提供能量的自然資源一級(jí)能源：來(lái)自自然界未經(jīng)轉(zhuǎn)化的能源。二級(jí)能源：一級(jí)能源經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化得到的能源形式。能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)20能源分類按轉(zhuǎn)換過(guò)程分按利用歷史分按性質(zhì)分可再生能源不可再生能源風(fēng)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(yáng)能、海洋能、地?zé)崮?、波浪能、潮汐能等。核能二?jí)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(jí)能源能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)21權(quán)威部門的最新測(cè)算顯示，我國(guó)能源利用率為33％，與世界先進(jìn)水平相差10個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)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(guó)1000美元GDP耗煤2.041標(biāo)噸，是日本的13.7倍，德、意、法的8.7倍，美國(guó)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(fèi)，而且也成為環(huán)境污染的主要來(lái)源?！举Y料】P8我國(guó)能源利用率能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)22相關(guān)思考題∶[問(wèn)題]1.燃料充分燃燒的條件是什么?

2.燃料燃燒時(shí)，若空氣過(guò)量或不足，會(huì)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(jí)中學(xué)23討論：下面列出的是有關(guān)煤作燃料利弊問(wèn)題的一些主要論點(diǎn)，請(qǐng)參考這些論點(diǎn)，并準(zhǔn)備有關(guān)材料，簡(jiǎn)要論述你對(duì)該問(wèn)題的看法。

①煤是我國(guó)儲(chǔ)量最多的能源資源，應(yīng)充分利用該資源為我國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)服務(wù)。據(jù)有人估計(jì)，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量足夠使用幾百年。②煤的形成需經(jīng)過(guò)數(shù)億年的時(shí)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(jiǎn)單燒掉太可惜，應(yīng)該綜合利用。能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)24④煤是發(fā)熱量很高的固體燃料，我國(guó)煤炭資源相對(duì)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(yīng)速率小，熱利用效率低，且運(yùn)輸不方便。⑤煤直接燃燒時(shí)產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。⑥可以通過(guò)清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等，大大減少燃煤對(duì)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(shí)，會(huì)造成地面塌陷。能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)25資源蘊(yùn)藏方面：煤是我國(guó)儲(chǔ)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(guò)程中應(yīng)減少不必要的浪費(fèi)，并提高其能量利用率，同時(shí)應(yīng)加快開發(fā)新能源。開采和運(yùn)輸方面：我國(guó)煤炭資源相對(duì)比較集中，開采成本較低，這從我國(guó)的大、中、小型煤礦繁多即可說(shuō)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(shí)，又會(huì)造成地面塌陷；在運(yùn)輸方面，很不方便，需要裝、卸、運(yùn)等諸多環(huán)節(jié)，且開采出來(lái)的煤在貯存時(shí)便有部分變質(zhì)，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)造成環(huán)境污染，這從煤礦周圍的空氣質(zhì)量普遍不佳（尤其是粉塵）即可證明，故應(yīng)大大提高清潔煤技術(shù)，使煤通過(guò)氣化等手段而變得易于運(yùn)輸。參考觀點(diǎn)能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)26資源綜合利用：煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用效率低，我們國(guó)家的煤，在進(jìn)行綜合利用時(shí)的辦法主要是煤的干餾和煤的氣化、液化，但在此過(guò)程中，卻有相當(dāng)多的副產(chǎn)物不能有效利用，如在煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣、煤焦油等，我們都沒(méi)有很好地進(jìn)行再加工，結(jié)果是既浪費(fèi)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(jí)中學(xué)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(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量且易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)等，從而使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，故通過(guò)清潔煤技術(shù)（如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等），大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染，勢(shì)在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是大勢(shì)所趨。能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)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(kuò)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(yùn)輸、使用方便（易點(diǎn)燃、易熄滅）、無(wú)渣無(wú)塵、清潔衛(wèi)生。第三，固體煤中含有硫、氮等雜質(zhì)，直接燃煤，會(huì)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(yán)重。能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)292.推廣使用天然氣（相對(duì)于管道煤氣和液化氣）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，然而這是相對(duì)于住宅、居室環(huán)境而言的，從城市大環(huán)境看，并沒(méi)有改善城市大氣的污染程度。原因很簡(jiǎn)單，制造煤氣要燃煤，使用煤氣沒(méi)有降低城市的煤炭消耗量，原來(lái)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(zhì)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(wú)毒、發(fā)熱量高的優(yōu)點(diǎn)且不易爆的燃料，所以，推廣使用天然氣是城市燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)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(jí)中學(xué)31【科學(xué)視野】新能源的開發(fā)太陽(yáng)能優(yōu)點(diǎn)：能量巨大，清潔無(wú)污染，無(wú)需開采運(yùn)輸。缺點(diǎn)：能量密度低收集難。受季節(jié)、氣候、緯度等影響。太陽(yáng)能集熱器太陽(yáng)能電池汽車太陽(yáng)能電池計(jì)算器能源2023/2/4巴東縣第三高級(jí)中學(xué)32風(fēng)能風(fēng)能能量巨大。但風(fēng)能具有不穩(wěn)定性，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響甚大。地?zé)崮芴N(yùn)量豐富，相當(dāng)于煤儲(chǔ)量的1.7億倍。用于發(fā)電、溫室、育種、采暖等