高二化学能源的充分利用.ppt

第一单元 化学反应中的热效应,专题1 化学反应与能量变化,能源的充分利用,引入、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的 化学方程式为： 2H2(q)+ O2(q) = 2H2O( l )H =- 571.6 kJ/mol C3H8(q+5O2(= 3CO2(q+4H2O(l)H =- 2220 kJ/mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热 3847kJ 则氢气和甲烷的体积比为 ( ) (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,B,解1 ：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y,x + y = 5,(571.6/2)(x) + 2220y = 3847,V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1,x = 3.75 mol,y = 1.25 mol,解2 ：1mol H2 燃烧放热 285.8 kJ,1mol 混合气 燃烧放热 3847kJ/5 = 769.4 kJ,H2 285.8,C3H4 2220,769.4,1450.6,483.6,3,1,=,解3 ：( 巧解）,5mol 混合气中，C3H8 物质的量必小于2mol，,H2 的物质的量必大于3mol。, 2mol C3H8 燃烧放热 4440 kJ, 超过总放热量 3847 kJ,n (H2) : n (C3H8) 必大于 3 : 2,选 B,标准燃烧热,定义：在101kPa时，l mol物质完全燃烧的反应热.,衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量,热值,定义：在101kPa时，l g物质完全燃烧的反应热.,一、标准燃烧热,1、标准燃烧热与热值的定义,关于燃烧热的理解： 研究条件： 25 ,101 kPa 反应程度：完全燃烧 燃烧物的物质的量：1 mol 研究内容：放出的热量。（H0，单位kJ/mol） 在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25 ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物 如：CCO2(g)；HH2O(l)；SSO2(g)；ClHCl(g)；NN2(g),【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？,答： 燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物； 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。 所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。,H2(g) O2(g)= H2O(l)；H= 285.8kJ/mol,由于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。,2、研究物质标准燃烧热的意义 了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。,3、燃烧热的计算及应用 例题1.在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3 kJ的热量，试写出CH4燃烧的热化学方程式。1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？,解析：根据题意，在101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧的热化学方程式为： CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H=890.3 kJ/mol 即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。 1 000 L CH4（标准状况）的物质的量为： n(CH4)=1000L22.4Lmol-1=44.6 mol 1 mol CH4 完全燃烧放出890.3 kJ的热量， 44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ 答案：CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（标准状况）完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ。,概念辨析：,1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（ ） A.碳和一氧化碳 B.1mol碳和2mol碳 C.1mol乙炔和2mol碳 D.淀粉和纤维素,B,285.8 kJ/mol,297 kJmol-1,S (s)O2(g)SO2 (g) H297kJmol-1,3：10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放出的热量能使500gH2O温度由18升至62.4，则硫磺的标准燃烧热为 ，热化学方程式为 。 （已知每克水温度每升高1 所需热量为4.18J）,小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系,1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，标准燃烧热不同。,生成1mol水时放出的热量；强酸与强碱的中和热都约为57.3kJ/mol 。,放热反应,H0；单位：kJ/mol,1mol可燃物,生成1mol水,将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。C+H2O=CO+H2 已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5KJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H2=-241.8KJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H3=-283.0KJ/mol 甲同学认为：“煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。” 乙同学认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样，而将煤转化为水煤气会增加消耗，因此，将煤转化为水煤气得不偿失。” 你认为他们说得有道理吗？,交流与讨论,二、能源利用与节能措施,能源就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。 煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。 但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法 ：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。,节约能源的重要措施： 科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。,思考下列问题： 1、世界上最重要的化石燃料有哪些？有何优点？ 2、广义讲，哪些物质可称为燃料？ 3、从资源蕴藏、开采、运输、资源综合利用以及环境保护等方面探讨煤作燃料的利弊。 4、我国能源利用现状？如何调整和优化能源结构的方向？ 5、新能源的特点？哪些是认为最有希望的新能源？,1、世界上最重要的化石燃料： 煤（主要成分C）、石油（主要为烃的混合物，其中重要产物汽油的主要成分为辛烷C8H18）、天然气（主要成分甲烷）。 优点：燃烧热都很高。 2、广义讲，能够发生燃烧，反应放出热量的物质都可称为燃料。 3、煤作燃料的利弊 从化学的角度，煤的燃烧热虽高，但燃烧反应速率慢，热量利用率低；且煤是重要的化工原料，把煤作燃料烧掉不仅会产生SO2等有害气体和烟尘，而且浪费资源。,从资源、环境的角度，煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用。但煤的形成需经数亿年的时间，属于不可再生能源，且大量开采虽成本较低，但存在造成地面塌陷及瓦斯爆炸等隐患。煤的直接燃烧是一种低效的利用，且对环境会造成污染。 从综合经济效益角度，通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，及实行烟气净化脱硫等，减少燃烧煤的对环境的污染，提高煤燃烧的热利用率。 4、我国是少数以煤为主要能源的国家，且煤燃烧的热利用率较低。,我国调整和优化能源结构的方向：一方面，要提高煤燃烧的热利用率；另一方面，降低煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加快开发水电、核电和新能源，实现可持续发展。,5、新能源的特点： 资源丰富，可再生，对环境无污染或很少污染。 最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能等。,三、新能源的开发,1.燃料电池，2.氢能， 3.太阳能， 4.风能，生物能、核能、地热能、潮汐能等,H2(g)=2H(g) H+Q1 1/2O2(g)=O(g) H+Q2 2H(g)+O(g)=H2O(g) H-Q3 H2O(g)=H2O(l) H-Q4 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H-Q5 试指出Q5与Q1、Q2、Q3、Q4的关系。,1、已 知 下 列 反 应：,2、 若在标准状况下，将H2和O2组成的混合气体点燃爆炸后再恢复到标况，气体体积减少了33.6L，则反应放出的热量是_kJ。,286,；H =484kJ/mol,；H =572kJ/mol,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),3、已知热化学方程式 现有克纯炭不完全燃烧，所得气体中CO占 3/4体积，与克纯炭完全燃烧相比较，此反应损失了多少热量？,4、发射卫星用肼 N2H为燃料和NO2作氧化剂，两者反应生成N2 和 H2O