人教版高中化学选修四第二节 燃烧热 能源.docx
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第二节燃烧热能源[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析:在理解反应热和中和热的基础上,从宏观上理解辨识燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式,学会关于燃烧热的相关计算。
2.科学态度与社会责任:在日常生活和化工生产中,形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约意识,认识化学在解决能源危机中的重要作用。
一、燃烧热1.燃烧热的概念在25 ℃、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
燃烧热的单位是kJ·mol-1。
2.燃烧热的意义甲烷的燃烧热为890.31 kJ·mol-1,或ΔH=-890.31 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol 甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。
3.燃烧热的计算由燃烧热定义可知:25 ℃、101 kPa时,可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热,即Q放=n(可燃物)×|ΔH|;或变换一下求物质的燃烧热:ΔH=-Q放n(可燃物)。
此公式中的ΔH是指物质的燃烧热,而不是指一般反应的反应热。
例1下列热化学方程式中能表示可燃物燃烧热的是( )A .CO(g)+12O 2(g)===CO 2(g) ΔH =-283 kJ·mol -1B .CH 4(g)+2O 2(g)===CO 2(g)+2H 2O(g) ΔH =-802.3 kJ·mol -1C .2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH =-571.6 kJ·mol -1 D .2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(g) ΔH =-484.0 kJ·mol -1 答案 A解析 表示燃烧热的热化学方程式要求1 mol 纯物质完全燃烧,生成稳定的燃烧产物。
符合要求的只有A 项。
特别提示——书写表示燃烧热的热化学方程式的注意事项 (1)注意燃烧热的符号,ΔH 一定为负值,单位为kJ·mol -1。
燃烧热能源____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.了解热化学方程式或判断热化学方程式的正误。
2.了解燃烧热和中和热。
3.了解反应热与能源问题。
一、燃烧热1.概念: 101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物(二氧化碳、二氧化硫、液态水H2O)时所放出的热量。
燃烧热的单位用kJ/mol表示。
※注意以下几点:①研究条件:101 kPa②反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。
③燃烧物的物质的量:1 mol④研究内容:放出的热量。
(ΔH<0,单位kJ/mol)2. 燃烧热和中和热的表示方法都是有ΔH时才有负号。
3. 石墨和金刚石的燃烧热不同。
不同的物质燃烧热不同。
二、中和热1.概念:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O,这时的反应热叫中和热。
2.强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应,其热化学方程式为:H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol3.弱酸或弱碱电离要吸收热量,所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。
4.中和热的测定实验:看课本装置图(1)一般用强酸和强碱做实验,且碱要过量(如果酸和碱的物质的量相同,中和热会偏小),一般中和热为57.3kJ/mol 。
(2)若用弱酸或弱碱做实验,放出的热量会偏小,中和热会偏小。
(3)若用浓溶液做实验,放出的热量会偏大,中和热会偏大。
(4)在试验中,增大酸和碱的用量,放出的热量会增多但中和热保持不变。
三、能源注:水煤气是二次能源。
知识点一:燃烧热例1.下列关于燃烧热的说法中正确的是( )解析:根据概念:在101 kPa 时,1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
第二节燃烧热能源—————————————————————————————————————[课标要求]1.理解燃烧热的概念,掌握有关燃烧热的计算。
2.了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。
,1.25 ℃、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量叫做该物质的燃烧热,单位是kJ·mol-1。
2.稳定氧化物的含义:①生成的氧化物不能再燃烧,②该氧化物在25 ℃、101 kPa时为稳定聚集状态。
如C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)。
3.太阳能、风能、地热能、核能、氢能、生物质能属于新能源。
燃烧热1.概念101 kPa时,1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。
2.单位燃烧热属于反应热的一种,单位为“kJ·mol-1”。
3.意义25 ℃时,甲烷的燃烧热为ΔH=890.31 kJ·mol-1,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.31 kJ·mol-1。
表示1_mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31 kJ的热量。
4.燃烧热与中和热的比较1.下列热化学方程式中ΔH 的数值能表示可燃物燃烧热的是( ) A .CO(g)+12O 2(g)===CO 2(g)ΔH =-283.0 kJ·mol -1B .CH 4(g)+2O 2(g)===CO 2(g)+2H 2O(g) ΔH =-802.3 kJ·mol -1C .2CO(g)+O 2(g)===2CO 2(g) ΔH =-566.0 kJ·mol -1D .H 2(g)+12O 2(g)===H 2O(g)ΔH =-242.0 kJ·mol -1解析:选A B 、D 中水均为气态,不是稳定的氧化物,A 项中ΔH 的数值能表示CO 的燃烧热。
2.已知:H 2和CH 4的燃烧热分别为ΔH =-285.8 kJ·mol-1和ΔH =-890 kJ·mol -1,112 L H 2和CH 4的混合气体(标准状况下)完全燃烧生成CO 2和液态水时放出3 695 kJ 的热量,则混合气体中H 2和CH 4的物质的量之比是________。
高中化学学习材料金戈铁骑整理制作第二节燃烧热能源1.掌握燃烧热的概念,掌握有关燃烧热的计算。
2.了解资源、能源是当今社会的重要热点问题。
3.常识性了解使用化石燃料的利弊及新能源的开发。
燃烧热[基础·初探]教材整理1燃烧热1.定义25 ℃、101 kPa时,1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。
2.单位及符号单位为kJ·mol-1,ΔH<0。
3.意义25 ℃、101 kPa时甲烷的燃烧热ΔH=-890.31 kJ·mol-1,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.31 kJ·mol-1。
说明:1 mol 甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31 kJ的热量。
教材整理2燃烧热的热化学方程式已知25 ℃、101 kPa 时下列物质的燃烧热:序号 名称 化学式 ΔH /(kJ/mol) ① 苯 C 6H 6(l) -3 267.5 ② 一氧化碳 CO(g) -283.0 ③ 乙醇 C 2H 5OH(l) -1 366.8 ④ 乙烯 C 2H 4(g) -1 411.0 ⑤ 乙炔 C 2H 2(g) -1 299.6 ⑥丙烷C 3H 8(g)-2 219.9试写出表示上述物质燃烧热的热化学方程式。
①_____________________________________________________________。
②_____________________________________________________________。
③_____________________________________________________________。
④_____________________________________________________________。
第二节 燃烧热 能源【学习目标】1.了解燃烧热概念,并能进行简单的计算。
2.知道化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。
3.通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。
知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。
【重点、难点】燃烧热概念及相关计算。
【知识梳理】[复习] 复习热化学方程式的意义,书写热化学方程式的注意事项一、燃烧热反应热可分为 、 、 等1.燃烧热定义: ,叫做该物质的燃烧热。
【注意】 (1)在101 kPa 时,生成稳定的氧化物。
如C 完全燃烧应生成 ,H 2燃烧生成 ,S 燃烧生成 。
(2)燃烧热通常是由 测得的。
(3)可燃物以 作为标准进行测量。
(4)计算燃烧热时,热化学方程式常以分数表示。
例:H 2(g)十21O 2 (g)=H 2O(l);△H=mol 已知热化学方程式:C(s)+O 2(g)=CO 2(g) △H=mol 2CO(g)+O 2(g)=2CO 2(g) △H=molC(s)+ 21O 2 (g)=CO(g) △H=mol 试回答:(1)C 和CO 的燃烧热分别是 、 ;(2)上述热反应方程式中,不能用于表示燃烧热的是 ,为什么? 。
【例2】分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的?为什么?C (s )+O 2(g )===CO(g) ΔH =- kJ/molC (s )+O 2(g )===CO 2(g) ΔH =- kJ/mol(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH =- kJ/mol(g)+1/2O 2(g)===H 2O(g) ΔH =- kJ/mol2.研究物质燃烧热的意义了解化学反应完成时产生热量的多少,可更好地控制反应条件,充分利用能源。
二、能源1.能源就是 ,它包括。
2. 新能源有 等,这些新能源的特点是。
[知能训练]1、下列说法或表示方法中正确的是:()A.等质量的硫蒸气和硫磺分别完全燃烧,后者放出的热量多B.氢气的燃烧热为· mol-1,则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-kJ· mol-1(OH)2 · 8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) △H<0D.已知中和热为kJ · mol-1,若将含 H2SO4的浓溶液与含1mol NaOH的溶液混合,放出的热量要大于 kJ2、关于燃料充分燃烧的说法不正确的是()A.空气量越大越好B.固体燃料块越细越好C.液体燃料燃烧时可以雾状喷出 C. 温度必须达到着火点3、下列说法中不正确的是()A、煤、石油、天然气均为化石能源B、化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的SO2等有害气体C、直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧效果好D、化石能源是可再生能源4、在下列各说法中,正确的是()A.△H > 0 kJ·mol-1表示放热反应,△H < 0 kJ·mol-1表示吸热反应B.热化学方程式中的化学计量数表示物质的量,可以是分数C.1 mol H2SO4与1 molBa(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热D.1 mol H2与 molO2反应放出的热就是H2的燃烧热5、在25°C、101 kPa下,a g甲醇燃烧生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则甲醇燃烧的热化学方程式正确的是()(l)+3/2 O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+b kJ/mol(l)+3/2 O2(g) (g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-b kJ/mol(l)+3O2(g) =2CO2 (g)+4 H2O (l) ΔH=-b kJ/mol(l)+3O2 (g)=2CO2 (g)+4H2O (l) ΔH=+2b kJ/mol6、科学家发现,不管化学反应是一步完成或分几步完成,该反应的热效应是相同的。
高中化学学习材料唐玲出品第二节 燃烧热 能源名师导航知识梳理1.燃烧热反应热可分为_________、_________、_________等,其中以跟_________相关_________的实际应用较广。
_________时,______________mol_________物质完全燃烧生成_________的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
单位为_________。
燃烧热通常可利用仪器由________测得。
2.能源(1)能源就是能________,它包括化石燃料、________以及柴草等。
化石燃料包括________、________和________。
(2)能源是_________和_________的重要物质基础,它的开发和利用情况,可以用来衡量一个国家或地区的_________和_________水平。
(3)我国目前的能源利用状况①我国目前使用的重要能源是_________,它们的蕴藏量_________,而且不能_________,最终将会_________。
②基于我国目前的________水平和_________水平,能源从开采、运输、加工到终端的利用效率都________,浪费_________。
据统计,总效率仅为________。
(4)解决方法①提高现有能源的利用率加强_________投入,提高_________水平,改善开采、运输、加工等各个环节,科学地控制燃烧反应,使燃料_________燃烧,提高能源的_________。
②开发新的能源现在探索的新能源主要有_________等。
它们的特点是________,________再生,________污染或________污染。
疑难突破1.怎样理解燃烧热?剖析:(1)燃烧热一般是由实验测得的。
物质燃烧时放出的热量多少与外界条件(如温度、压强)有关(如果未注明条件,就是指25 ℃、101 kPa 时的热量),还与反应物和生成物的聚集状态有关。
高中化学学习材料第二节燃烧热能源[经典基础题]题组1 能源问题1.下列分别是利用不同能源发电的实例图形,其中不属于新能源开发利用的是( )答案 C解析C项,火力发电是利用煤作燃料,不属于新能源的开发利用。
2.氢气虽然是一种理想的绿色能源,但目前仍处在研究、实验阶段,还未得到广泛应用,其原因可能是( ) A.氢气虽可由水制备获得,但水资源严重匮乏B.氢气制备耗能巨大,廉价制氢技术尚未成熟C.氢气贮存、运输等安全技术已经很好地解决了D.氢气燃烧产物虽无污染,但其放出热量较少答案 B解析氢气作为能源的优点是:生成物不污染环境,热值高,原料丰富;缺点是:没有找出比较经济的生产氢气的方法。
A.氢气燃烧生成水,对环境无污染,海洋中含有大量的水资源,所以A错误;B.氢气通过电解制备耗费大量电能采用太阳能分解水的廉价制氢技术不成熟,是制约氢气大量生产的因素,所以B正确;C.由于氢气难压缩,且易燃烧,所以对氢气的运输和安全问题目前未解决,所以C错误;D.氢气是一种燃烧值很高的燃料,燃烧时产生能量一般高于同质量的其他燃料,所以D错误,答案选B。
3.氢气是人类未来最理想的燃料,以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是( ) A.利用太阳能直接使水分解产生氢气B.以焦炭和水制取水煤气(含CO和H2)后分离出氢气C.用铁和盐酸反应放出氢气D.由热电站提供电力电解水产生氢答案 A解析电解水制备H2需消耗大量电能;用焦炭制水煤气需消耗大量热能。
4.关于能源,以下说法中不正确的是( ) A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能B.柴草燃烧时释放的能量与太阳能无关C.核能和地热能来自地球自身D.潮汐能来源于月球引力作功答案 B解析生物质能均与太阳能有关。
题组2 反应热的判断与计算5.下列说法中正确的是( ) A.物质燃烧放出的热量是燃烧热B.1 mol C燃烧生成CO时放出的热量就是C的燃烧热C.1 mol H2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热D.相同条件下,1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 molH2O(l)放出的热量值相等答案 D解析燃烧热是指在25 ℃、101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,显然A项错误;B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2,B错误;C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定,故1 mol H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热,C错误,根据能量守恒定律可知D 项正确。
6.下列关于反应热的描述中正确的是( ) A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2 反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1B .CO(g)的燃烧热是283.0 kJ ·mol -1,则2CO 2(g)===2CO(g)+O 2(g)反应的ΔH=+2×283.0 kJ ·mol -1C .反应热有正负之分,燃烧热ΔH 全部是正值D .1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 答案 B解析 中和热是以生成1 mol H 2O(l)作为标准的,因此A 不正确;燃烧热是指1 mol 燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,D 不正确;燃烧热ΔH 都是负值,C 不正确。
7.下列关于反应能量的说法正确的是( )A .101 kPa 时,2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH =-571.6 kJ ·mol -1,H 2的燃烧热为571.6 kJ ·mol -1B .Zn(s)+CuSO 4(aq)===ZnSO 4(aq)+Cu(s) ΔH =-216 kJ ·mol -1,反应物总能量>生成物总能量C .H +(aq)+OH -(aq)===H 2O(l) ΔH =-57.3 kJ ·mol -1,含1 mol NaOH 的氢氧化钠的溶液与含0.5 mol H 2SO 4的浓硫酸混合后放出57.3 kJ 的热量D .相同条件下,如果1 mol H 原子所具有的能量为E 1,1 mol H 2所具有能量为E 2,则2E 1=E 2 答案 B解析 A 项,H 2的燃烧热指1 mol H 2完全燃烧生成1 mol H 2O(l)放出的热量,错误;C 项,浓H 2SO 4溶解要放出热量,错误;D 项,2H ―→H 2放出能量,所以2E 1>E 2。
8.氢气(H 2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C 8H 18)、甲烷(CH 4)燃烧的热化学方程式分别为:H 2(g)+12O 2(g)===H 2O(l) ΔH =-285.8 kJ ·mol -1CO(g)+12O 2(g)===CO 2(g) ΔH =-283.0 kJ ·mol -1C 8H 18(l)+252O 2(g)===8CO 2(g)+9H 2O(l) ΔH =-5 518 kJ ·mol -1 CH 4(g)+2O 2(g)===CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH =-890.3 kJ ·mol -1相同质量的H 2、CO 、C 8H 18、CH 4完全燃烧时,放出热量最少的是 ( ) A .H 2(g) B .CO(g) C .C 8H 18(l) D .CH 4(g)答案 B解析 比较:285.82、283.028、5 518114、890.316的大小,可知,相同质量时,CO(g)放出的热量最少。
9.乙醇汽油是普通汽油与燃料乙醇调和而成的,它可有效改善汽油的性能和质量,降低CO 、碳氢化合物等主要污染物的排放。
乙醇的燃烧热是 1 366.8 kJ ·mol -1。
燃烧1 mol 这种乙醇汽油生成CO 2和液态水,放出的热量为Q kJ 。
测得该汽油中乙醇与汽油的物质的量之比为1∶9。
有关普通汽油(C x H y )燃烧的热化学方程式正确的是( )A .C x H y (l)+(x +y /4)O 2(g)===x CO 2(g)+y /2H 2O(l) ΔH =(-Q +1366.8)kJ ·mol -1B .C x H y (l)+(x +y /4)O 2(g)===x CO 2(g)+y /2H 2O(l) ΔH =-9Q /10 kJ ·mol -1 C .C x H y (l)+(x +y /4)O 2(g)===x CO 2(g)+y /2H 2O(l) ΔH =-9Q /110 kJ ·mol-1D .C x H y (l)+(x +y /4)O 2(g)===x CO 2(g)+y /2H 2O(l)ΔH =(-10Q /9+151.9)kJ ·mol -1 答案 D解析 0.9 mol 普通汽油完全燃烧放出的热量为:Q kJ -1 366.8 kJ ·mol -1×0.1 mol =(Q -136.68)kJ所以1 mol 普通汽油完全燃烧放出的热量为10.9(Q -136.68)kJ =⎝ ⎛⎭⎪⎫109Q -151.9kJ 。
D 项正确。
10.已知:2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH =-571.6 kJ ·mol -1CO(g)+12O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.9 kJ·mol-1某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为( ) A.2∶1 B.1∶2C.1∶1 D.2∶3答案 C解析根据热化学方程式可知:H2的燃烧热为571.6 kJ·mol-1÷2=285.8kJ·mol-1。
生成的n(H2O)=3.6 g18 g·mol-1=0.2 mol,参加反应的H2为0.2 mol,故H2燃烧放出的热量为0.2 mol×285.8 kJ·mol-1=57.16 kJ。
CO燃烧放出的热量为113.74 kJ-57.16 kJ=56.58 kJ,CO的燃烧热为282.9 kJ·mol-1,故n(CO)=Q放|ΔH(CO)|=56.58 kJ282.9 kJ·mol-1=0.2 mol。
则n(H2)∶n(CO)=1∶1。
[能力提升题]11.据报道,我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带,能源总量估计相当于我国石油总量的一半;而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体(CH4·H2O)。
请结合所学化学知识回答下列问题:(1)下列说法中正确的是(填序号)________。
A.CH4·H2O晶体中水是溶剂B.CH4·H2O的组成元素有三种C.CH4·H2O中CH4和H2O的质量比为1∶1D.“可燃冰”能燃烧,说明水具有可燃性E.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源F.“可燃冰”是一种比较洁净的能源G.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证H.“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷(2)“可燃冰”的发现为我国在新世纪使用高效能源开辟了广阔的前景。
你认识能开发利用的新能源还有(至少填写两种)________、________。
答案(1)BEFH (2)太阳能潮汐能(或水能、风能、核能、地热能、氢能等) 解析溶剂是能够溶解其他物质的物质,溶剂与溶质间没有固定的组成,而CH4·H2O的组成固定,故A项不正确;CH4中含C、H两种元素,H2O中含有H、O两种元素,故CH4·H2O由C、H、O三种元素组成,B项正确;CH4·H2O分子中CH4与H2O的物质的量之比为1∶1,而其相对分子质量不等,则C项不正确;CH4·H2O可燃是由于它能分解产生CH4,故D项不正确;H2O是不可能变成油的,故G项不正确。
12.已知一些烷烃的燃烧热如下表:(1)热稳定性:正丁烷________(填“>”或“<”)异丁烷。
(2)写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式________________________________________________________________________________________________。
(3)相同物质的量的烷烃,碳原子数越多,燃烧放出的热量越________(填“多”或“少”)。
(4)有同学估计“正戊烷的燃烧热大约在3 540 kJ·mol-1左右”,你认为正确吗?_____________________________________________________________。