（浙江专用版）2019_2020学年高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第3课时能源的充分利用学案.docx

能源的充分利用核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：在理解反应热和中和热的基础上，从宏观上理解辨识标准燃烧热的概念，能正确书写关于燃烧的热化学方程式，学会关于标准燃烧热的相关计算。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、标准燃烧热和热值1标准燃烧热在101kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。完全燃烧是指物质中含有的N转化为N2(g)，H转化为H2O(l)，C转化为CO2(g)。2标准燃烧热的计算由标准燃烧热定义可知：25、101kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量可燃物的物质的量其标准燃烧热，即Q放n(可燃物)|H|；或变换一下求物质的标准燃烧热：H。此公式中的H是指物质的标准燃烧热，而不是指一般反应的反应热。3热值1g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。例1(2018宁波市咸祥中学期中)小明从表中提供的信息中，得出以下几个结论，其中正确的是()几种燃料的热值(Jkg1)柴油4.3107焦炭3.0107酒精3.0107氢1.4108汽油4.6107煤气约3.9107Jm3木炭3.4107沼气1.9107Jm3A.热值大的燃料燃烧时放出的热量多B1kg汽油燃烧时放出的热量是4.6107JC木炭燃烧不充分时其热值会变小D2m3的沼气完全燃烧时放出的热量是3.8107J答案D解析热值大的燃料燃烧时，若不充分燃烧或燃料的质量小，放出的热量不一定多，故A错误；1kg汽油完全燃烧时放出的热量是4.6107J，因没有说明是完全燃烧，故B错误；热值是1g某种燃料完全燃烧放出的热量，木炭燃烧不充分时，放出的热量少，但热值不变，故C错误；2m3的沼气完全燃烧时放出的热量Q放2m31.9107Jm33.8107J，故D正确。例2计算填空：(1)在25、101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的热量。H2的标准燃烧热为。(2)已知：CH4的标准燃烧热是H890kJmol1，H2和CH4混合气体112L(标准状况下)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为3695kJ，则混合气体中H2和CH4的体积比为。答案(1)285.8kJmol1(2)13解析(1)H2的标准燃烧热应以燃烧1 mol H2为标准，当H2完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)时，需燃烧2.00 mol H2，故H2的标准燃烧热为285.8 kJmol1。(2)设混合气体中H2和CH4的物质的量分别为x和y，则有：解之得：x1.25 mol，y3.75 mol则n(H2)n(CH4)13。方法技巧混合物燃烧的相关计算(1)利用标准燃烧热求混合物组成，常见的方法有列方程组法、十字交叉法、估算法。其中十字交叉法是进行两组混合物平均量与组分量计算的一种简便方法。(2)求混合物燃烧所放出的热量时，应首先根据混合物的比例，求出各组分的物质的量，再根据对应的热化学方程式求出各组分放出的热量，最后求放出的总热量。基本思路是“先分后合”，即先分开求热量，再将热量加起来得总热量。相关链接反应热、标准燃烧热和中和热的比较反应热标准燃烧热中和热概念化学反应过程中当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量101kPa时，1mol物质完全燃烧的反应热在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol液态水时所放出的热量能量的变化放热或吸热放热放热H的大小放热时，H0；吸热时，H0H0H0反应条件一定压强下101kPa稀溶液反应物的量不限1mol纯物质不一定是1mol生成物的量不限不限1mol液态水二、能源1能源的概念及其分类(1)能源的概念能源是可以提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等。(2)能源的分类分类依据种类举例转换过程一次能源太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等二次能源电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等使用历史常规能源化石燃料新能源太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等能源性质可再生能源太阳能、风能、氢能、生物质能不可再生能源化石燃料、核能2.化石燃料和新能源(1)化石燃料的弊端：蕴藏量有限、不能再生；利用率低；污染环境，特别是会造成酸雨和温室效应。(2)太阳能是能量巨大的清洁能源，缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。(3)氢能有三大优点：一是燃烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。3能源危机的解决方法开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。(1)沼气和天然气的主要成分都是甲烷，沼气是可再生能源，天然气是不可再生能源。(2)未来最理想的新能源是氢能。例3“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是()A煤炭、汽油、潮汐能B水能、生物质能、天然气C太阳能、风能、沼气D地热能、海洋能、核能答案C解析煤炭、天然气属于化石燃料，属于不可再生能源，也不是新能源，A、B项错误；地热能来自地球本身，绝大多数海洋能来自太阳能，核能来自原子核的裂变，D项错误。例4能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题：(1)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是(填字母)。A煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用B煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠C煤燃烧时生成大量的SO2和烟尘，对环境污染严重D通过洁净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的利用率(2)根据“绿色化学”的思想，为了制备氢气，某化学家设计了下列化学反应步骤：CaBr2H2OCaO2HBr2HBrHgHgBr2H2HgBr2CaOHgOCaBr22HgO2HgO2上述过程的总反应可表示为。(3)也有人认为利用氢气作为能源不太现实。你的观点呢？请说明能够支持你的观点的理由：。答案(1)ACD(2)2H2O2H2O2(3)不现实，理由是现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氢气的熔、沸点太低，给储存和运输带来很大困难(或：现实，制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等)解析(1)煤是一种化石燃料，也是一种重要的化工原料，属于不可再生能源，把煤作燃料简单燃烧是一种浪费，并且煤燃烧时生成的SO2和烟尘会对环境造成污染，通过洁净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤的污染，还能提高煤燃烧的热利用率。(2)将()2得到：2H2O2H2O2。思维启迪能源是人类生存和发展的重要支撑因素，我们要科学合理地使用常规能源，不断开发利用新能源，寻找解决能源危机的新方法、新措施，增强科学态度意识和社会责任意识。相关链接(1)能源及其重要作用能源就是能提供能量的资源，它包括化石燃料(煤、石油和天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，它的开发和利用情况，可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科技水平。(2)我国的能源状况能源种类。我国目前使用的能源主要是化石燃料、水能和核能，人均值很低，核能的原料铀的含量很低，仅够4000万千瓦的核电站运行30年。能源的总消费量和人均消费量。我国能源的总消费量和人均消费量从改革开放到1995年逐年增加，从1995年开始有减小的趋势，主要原因是实施了开源节流的措施。能源利用率。我国总的能源利用率只有9%，低于发达国家水平，所以节约能源的空间很大。(3)解决能源危机的措施开源节流，提高能源的利用率。调节和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约油气资源，加大科技投入。新能源的开发。太阳能、风能和氢能等是最有希望的新能源。这些新能源资源丰富，可以再生，且使用时几乎没有污染。1(2018宁波市咸祥中学期中)101kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572kJmol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3kJmol1下列结论正确的是()A碳的标准燃烧热等于110.5kJmol1B氢气的热值为143kJg1C浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量D稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量答案B2(2018杭州学军中学期中考试)以下几个热化学方程式能表示相应物质的标准燃烧热的是()AC(s)O2(g)=CO(g)H110.5kJmol1BC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1DCH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H193.0kJmol1答案B解析表示标准燃烧热的热化学方程式应满足以下两点：一是物质完全燃烧并形成稳定的氧化物，二是发生燃烧的物质的化学计量数必须是1。A项，碳没有完全燃烧，错误；C项，H2的化学计量数不是1，错误；D项，CH3OH的燃烧产物应是CO2与液态水，而不是CO2与H2，错误。31.5g火箭燃料二甲基肼(H3CNHNHCH3)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出50kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热为()A1000kJmol1B1500kJmol1C2000kJmol1D3000kJmol1答案C解析由二甲基肼的摩尔质量为60 gmol1知，n mol，所以1 mol二甲基肼完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热量为2 000 kJ，即标准燃烧热为2 000 kJmol1。4氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9kJmol1C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5518kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3kJmol1相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是()AH2(g) BCO(g) CC8H18(l) DCH4(g)答案B解析比较、的大小，可知相同质量时，CO(g)放出的热量最少。5能源与我们的日常生活密切相关，下列有关能源的叙述中错误的是()A我国目前使用的主要能源是化石燃料，属于不可再生能源B提高燃料的燃烧效率对于节约能源十分重要C科学家正在研究开发太阳能、风能、潮汐能等新能源，并取得了一定进展D氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平已经能够全面推广使用氢能答案D解析A项，我国目前使用的主要能源是煤和石油等化石燃料，正确；B项，提高燃料的燃烧效率对于节约能源十分重要，正确；C项，科学家正在研究开发太阳能、风能、潮汐能等新能源，并取得了一定进展，正确；D项，氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平还没有为全面推广使用氢能做好准备，氢气的储存和安全仍存在问题，错误。6写出下列反应的热化学方程式：(1)为减少SO2的排放，常采取以下措施，将煤转化为清洁的气体燃料。已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1241.8kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H2110.5kJmol1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式。(2)已知CO(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热H分别为283.0kJmol1和726.5kJmol1。请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为。答案(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3kJmol1(2)CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H443.5kJmol1解析(1)根据盖斯定律，由可得：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)则HH2H1(110.5 kJmol1)(241.8 kJmol1)131.3 kJmol1。(2)依据标准燃烧热的概念写出两个热化学方程式：CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1726.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1根据盖斯定律，由可得：CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)，则HH1H2726.5 kJmol1(283.0) kJmol1443.5 kJmol1。题组一标准燃烧热及其热化学方程式1下列对标准燃烧热的理解中正确的是()A可燃物燃烧放出的热量就是其标准燃烧热B1mol可燃物发生氧化还原反应所放出的热量就是其标准燃烧热C101kPa时，1molH2燃烧生成液态水时放出的热量就是其标准燃烧热D标准燃烧热随热化学方程式中物质前的化学计量数的改变而改变答案C解析解答本题的关键：2下列热化学方程式中H的绝对值能表示可燃物的标准燃烧热的是()AH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6kJmol1BCO(g)O2(g)=CO2(g)H283kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1DCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3kJmol1答案B解析根据标准燃烧热的概念可知，A项生成的不是氧化物，B项符合标准燃烧热的概念，C项H2的化学计量数不是1，D项生成的不是液态水。3下列说法正确的是()A乙烯完全燃烧时，放出的热量为乙烯的标准燃烧热B在25、101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热C由2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1，可知CO的标准燃烧热为283 kJmol1D乙炔的标准燃烧热为1299.6kJmol1，则2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(g)反应的H2599.2kJmol1答案C解析选项A没有指明乙烯的物质的量为1 mol，且没说明水的聚集状态；选项B中没有指明1 mol碳完全燃烧生成CO2(g)；选项D中热化学方程式中生成物水应为液态，反应热H与其不对应。4甲醇属于可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料，下列能正确表示甲醇燃烧的热化学方程式为()ACH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H763.3kJmol1BCH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H763.3kJmol1CCH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H675.3kJmol1D2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1526.6kJmol1答案B解析根据标准燃烧热的定义，书写表示标准燃烧热的热化学方程式时要以1 mol可燃物为标准，其他物质的化学计量数可为分数，且生成物应为稳定氧化物。525、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是H393.5kJmol1、H285.8kJmol1、H890.31kJmol1、H2800kJmol1，则下列热化学方程式正确的是()AC(s)O2(g)=CO(g)H393.5kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H571.6kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.31kJmol1D.C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1400kJmol1答案D解析根据标准燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2(g)是C的稳定氧化物，生成的H2O应该为液态，故只有D正确。6一些烷烃的标准燃烧热如下表：化合物标准燃烧热/kJmol1化合物标准燃烧热/kJmol1甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52甲基丁烷3531.3下列说法正确的是()A正戊烷的标准燃烧热大约是3540kJmol1B热稳定性：正丁烷异丁烷C乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g)H1560.8kJmol1D相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多答案A解析A项，由正丁烷和异丁烷的标准燃烧热数据可推出正戊烷比2甲基丁烷的标准燃烧热略大些，正确；B项，正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，1 mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol异丁烷完全燃烧放出的热量多，即1 mol正丁烷与O2反应时断键所吸收的能量比1 mol异丁烷与O2反应时断键所吸收的能量少，从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷，错误；C项，H3 121.6 kJmol1且H2O应为液态，错误；D项，1 g CH4燃烧放出55.64 kJ的热量，1 g C2H6燃烧放出52.03 kJ的热量，错误。题组二标准燃烧热的相关计算7油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g)52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8104kJ，油酸甘油酯的标准燃烧热为()A3.8104kJmol1B3.8104kJmol1C3.4104kJmol1D3.4104kJmol1答案C解析标准燃烧热是指25 、101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，则1 mol油酸甘油酯的标准燃烧热为884 gmol13.4104 kJmol1。8已知丙烷的标准燃烧热H2215kJmol1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为()A55kJB220kJC550kJD1108kJ答案A解析丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷燃烧会产生4 mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)0.025 mol，所以反应放出的热量是2 215 kJmol10.025 mol55 kJ，故答案是A。9已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9kJmol1某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为()A21B12C11D23答案C解析根据热化学方程式可知：H2的标准燃烧热为571.6 kJmol12285.8 kJmol1。生成的n(H2O)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 mol285.8 kJmol157.16 kJ。CO燃烧放出的热量为113.74 kJ57.16 kJ56.58 kJ，故n(CO)0.2 mol。则n(H2)n(CO)11。题组三能源10下列图示关系中不正确的是()答案B11(2019金华市十校联考)下列有关能源的说法不正确的是()A光电转换的基本装置就是太阳能电池，应用相当广泛B利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下可使水分解产生氢气C贮氢合金的发现和应用，开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径D煤、石油、天然气、氢能中，天然气、氢能是可再生能源答案D解析化石燃料包括煤、石油和天然气，不能再生，而氢能是可以再生的能源，D不正确。12合理利用燃料减小污染符合“可持续发展”理念，下列关于燃料的说法正确的是()A“可燃冰”(化学组成为CH4nH2O)是将水变为油的新型燃料B氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料C乙醇是比汽油更环保、不可再生的燃料D石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料答案B解析A项，“可燃冰”外观像冰，其化学组成是CH4nH2O，水的化学式为H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，错误；B项，氢能源具有来源广、热值高的优点，且燃烧后生成水，对环境无污染，正确；C项，乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，其燃烧产物是二氧化碳和水，但乙醇为可再生能源，错误；D项，石油和煤都属于化石燃料，且属于不可再生能源，错误。13能源与人类的生活和社会发展密切相关，下列关于能源开发和利用的说法中，你认为说法不正确的是()A充分利用太阳能B因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能C合理、安全开发利用氢能、核能D能源都是通过化学反应获得的答案D解析A项，太阳能取之不尽用之不竭且绿色无污染，是理想的能源，故应充分利用太阳能，正确；B项，风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染，故应因地制宜合理开发，正确；C项，氢能来源广、热值高、无污染，核能安全开发后也是理想能源，正确；D项，人类利用的能源不一定都是通过化学反应获得的，如水力发电，错误。14已知下列两个热化学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2220kJmol1请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题：(1)H2的标准燃烧热为，C3H8的标准燃烧热为。(2)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为。(3)现有H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是。答案(1)285.8kJmol12220kJmol1(2)4725.8kJ(3)31解析(1)根据标准燃烧热的概念知H2、C3H8的标准燃烧热分别为285.8 kJmol1、2 220 kJmol1。(2)完全燃烧释放的总能量的计算式为Q放1 mol285.8 kJmol12 mol2 220 kJmol14 725.8 kJ。(3)设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有解得n1 moln2 mol，在相同p、T时，V