2023學(xué)年完整公開課版燃燒熱能源

高中化學(xué)·選修4·人教版第二節(jié)燃燒熱能源[目標(biāo)導(dǎo)航]

1.正確認(rèn)識燃燒熱的概念，學(xué)會利用燃燒熱進行相關(guān)計算。2．知道能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，知道使用化石燃料的利弊和新能源的開發(fā)。一、燃燒熱1．定義 101kPa時，_____純物質(zhì)完全燃燒生成_____的氧化物時所放出的熱量。2．表達形式 (1)符號：ΔH為“___”或ΔH___0。 (2)單位：________。1mol－＜kJ·mol－1穩(wěn)定3．意義

例如：CH4的燃燒熱為890.31kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa時，_____CH4(g)完全燃燒生成______和______時放出890.31kJ的熱量。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：________ ________________________________________________。1molCO2(g)H2O(l)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1【議一議】1．燃燒熱的ΔH一定為負值嗎？為什么？

答案一定，因為物質(zhì)的燃燒均為放熱反應(yīng)。2．1molH2完全燃燒生成H2O(g)放出的熱量就是H2的燃燒熱，這種說法是否正確？

答案不正確，應(yīng)生成液態(tài)水。3．怎樣理解“完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物”？

答案是指單質(zhì)(或化合物)燃燒后變?yōu)樽罘€(wěn)定的氧化物(不能再燃燒了)，“穩(wěn)定”既包含化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定，也包含物質(zhì)所處狀態(tài)的穩(wěn)定。

如C(s)―→CO2(g)；H2(g)―→H2O(l)；S(s)―→SO2(g)； NH3(g)―→N2(g)＋H2O(l)；CH4(g)―→CO2(g)＋H2O(l)。4．怎樣規(guī)范描述物質(zhì)的燃燒熱？

答案燃燒熱的敘述有兩種形式，一是用文字表示，此時用相應(yīng)的數(shù)值和單位，一般不再寫“－”，如乙炔的燃燒熱為1300kJ·mol－1；二是用ΔH表示，此時必須用“負號”表示，如乙炔的燃燒熱ΔH＝－1300kJ·mol－1。二、能源1．定義

能提供_____的資源，它包括化石燃料、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。2．化石燃料包括__、____、______，其缺點是蘊藏量____；不能_____；利用率__；污染環(huán)境。3．新能源

新能源主要包括：太陽能、____、______、風(fēng)能、______和________。能量石油天然氣生物質(zhì)能氫能地?zé)崮芎Ｑ竽苊河邢拊偕?．能源的分類分類

再生能源非再生能源常規(guī)能源新能源常規(guī)能源新能源一次能源(直接獲得)水能、生物質(zhì)能等太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等煤、石油、天然氣等核能等二次能?間接獲得)煤制品、石油制品、電能、氫能、火藥等【議一議】1．解決化石燃料枯竭的措施有哪些？

答案

(1)提高能源利用率，(2)開發(fā)新的能源，(3)節(jié)約現(xiàn)有的能源。2．燃料充分燃燒的條件有哪些？怎樣提高燃料的燃燒效率？

答案燃料充分燃燒的條件一是要有足夠的空氣，二是燃料與空氣有足夠大的接觸面積。提高燃料的燃燒效率應(yīng)采取以下措施： (1)通入足量空氣，使燃料充分燃燒；空氣足量但要適量，否則，過量的空氣會帶走部分熱量。 (2)增大燃料與空氣的接觸面積，通常將大塊固體燃料粉碎，液體燃料霧化。如：將煤氣化或液化。3．“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，以下能源中哪些符合圖中的陰影部分？

①煤炭②石油③潮汐能④水能⑤生物能⑥天然氣

⑦太陽能⑧風(fēng)能⑨沼氣⑩地?zé)崮芎Ｑ竽芎四?/p>

答案

⑦⑧⑨ 1．燃料熱中和熱的比較【例1】下列說法正確的是 (

) A．1mol硫酸與1molBa(OH)2完全中和所放出的熱量為

中和熱 B．25℃、101kPa時，1molS和2molS的燃燒熱相等 C．CO是不穩(wěn)定的氧化物，它能繼續(xù)和氧氣反應(yīng)生成穩(wěn)定

的CO2，所以CO的燃燒反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) D．101kPa時，1mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱

答案

B解析

A項，1molH2SO4與1molBa(OH)2反應(yīng)生成2molH2O，同時還有BaSO4沉淀生成，不符合中和熱的定義；B項，燃燒熱與可燃物的物質(zhì)的量無關(guān)；C項，CO的燃燒屬于放熱反應(yīng)，D項，1mol碳燃燒不一定生成1molCO2。反思歸納

燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系燃燒熱中和熱相同點能量變化放熱反應(yīng)ΔHΔH＜0，單位：kJ·mol－1不同點反應(yīng)物的量可燃物的物質(zhì)的量是1mol(O2的量不限)可能是1mol，也可能不是生成物的量不限量H2O是1mol反應(yīng)熱的含義101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量；不同可燃物，燃燒熱不同稀溶液中，酸與堿反應(yīng)生成1molH2O時的反應(yīng)熱。強酸強堿的中和熱ΔH＝－57.3kJ·mol－1變式訓(xùn)練1下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(ΔH的絕對值均正確) (

) A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1367.0kJ·mol－1(燃燒熱) B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3kJ·mol－1(中和熱) C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8kJ·mol－1(反應(yīng)熱) D．2NO2===O2＋2NO

ΔH＝＋116.2kJ·mol－1(反應(yīng)熱)

答案

C解析

A中表示燃燒熱時，應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物，水應(yīng)為液態(tài)；B中中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)；D中各物質(zhì)均未注明狀態(tài)。 2．燃燒熱的計算【例2】下列兩個熱化學(xué)方程式： 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2220kJ·mol－1

試根據(jù)上面兩個熱化學(xué)方程式，回答下列問題： (1)H2的燃燒熱為________，C3H8的燃燒熱為________。 (2)1molH2和2molC3H8組成的混合氣體完全燃燒釋放的熱量為________。 (3)現(xiàn)有H2和C3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒時放熱3847kJ，則在混合氣體中H2和C3H8的體積比是________。

答案

(1)285.8kJ·mol－1

2220kJ·mol－1 (2)4725.8kJ

(3)3∶1

解析

(1)根據(jù)燃燒熱的概念知H2、C3H8的燃燒熱分別為285.8kJ·mol－1、2220kJ·mol－1。 (2)燃燒釋放的總熱量的計算式為Q放＝1mol×285.8kJ·mol－1＋2mol×2220kJ·mol－1＝4725.8kJ。 (3)設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為n1、n2，則有：方法技巧

有關(guān)燃燒熱的計算方法

(1)燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此計算燃燒反應(yīng)釋放的熱量時先應(yīng)計算出可燃物的物質(zhì)的量[n(可燃物)]，然后根據(jù)該可燃物的燃燒熱ΔH計算燃燒反應(yīng)所釋放的熱量。其計算公式為：Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。 (2)有關(guān)燃燒熱的混合物的計算方法

①列方程組法。列方程組法思路簡單，應(yīng)用普遍，但求解過程繁雜。

②十字交叉法。如例2：變式訓(xùn)練2

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1(表示2molH2燃燒放出571.6kJ的熱量)，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890kJ·mol－1(表示1molCH4燃燒放出890kJ的熱量)?，F(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，使其完全燃燒生成CO2和H2O(l)，若實驗測得反應(yīng)放熱3695kJ，則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是 (

) A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3

答案

B解析由2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1知，燃燒1molH2放出的熱量為285.8kJ。由CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890kJ·mol－1知，燃燒1molCH4放出的熱量為890kJ。設(shè)112L(即5mol)混合氣體中H2的物質(zhì)的量為x，則285.8kJ·mol－1×x＋890kJ·mol－1×(5－x)＝3695kJ，解得：x＝1.25mol，n(H2)∶n(CH4)＝1.25mol∶3.75mol＝1∶3。1．下列說法正確的是 (

) A．在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量，

叫該物質(zhì)的燃燒熱 B．弱酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水，這時的反應(yīng)熱叫

中和熱 C．燃燒熱或中和熱是反應(yīng)熱的兩種 D．101kPa時，純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放

出的熱量，叫該物質(zhì)的燃燒熱

答案

C

解析本題應(yīng)注意燃燒熱和中和熱的區(qū)別。A項中沒有確定“物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物”這一條件，所以A項錯誤。B項中應(yīng)為酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱，B項錯誤。D項中未限定物質(zhì)的量是1mol，所以D項錯誤。2．煤是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費資源又污染環(huán)境。最近，某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成新技術(shù)”，讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量≥90%)把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說法正確的是 (

)

①煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化和物理變化②煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化但沒有物理變化③該技術(shù)實現(xiàn)了煤的清潔利用④該技術(shù)實現(xiàn)了煤的高效利用 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④

答案

C3．已知3.0g乙烷在常溫下完全燃燒放出的熱量為155.98kJ，則表示乙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式是(

)

答案

D

解析由于燃燒熱的熱化學(xué)方程式應(yīng)以1mol燃料為標(biāo)準(zhǔn)書寫，故A項不符合題意；B中的燃燒產(chǎn)物CO不是C2H6完全燃燒后的穩(wěn)定氧化物，H2O的狀態(tài)不應(yīng)為氣態(tài)而應(yīng)為液態(tài)；常溫下水為液態(tài)，則C錯誤。4．已知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－Q1，

常溫下取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況)經(jīng)完