2011年高中化学 1.2 燃烧热 能源.ppt

第二节燃烧热能源 1 理解燃烧热的概念 掌握有关燃烧热的计算 2 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础 3 了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发 4 了解化学在解决能源危机中的重要作用 一 燃烧热1 概念 时 纯物质 燃烧生成 时所放出的热量 单位 2 意义例如 C2H2的燃烧热为1299 6kJ mol 表示在 时 C2H2完全燃烧生成 和 时放出1299 6kJ的热量 二 能源1 定义能提供 的资源 它包括化石燃料 以及柴草等 1 化石燃料包括 等 2 新能源主要有 地热能 海洋能和生物质能等 2 地位能源是 和 的重要物质基础 它的开发和利用情况可以衡量一个国家和地区的 和 3 解决能源危机的方法开发 节约 提高能源的 答案 一 1 25 101kPa1mol完全稳定的氧化物kJ mol2 25 101kPa1molCO2H2O l 二 1 能量阳光风力流水潮汐 1 煤石油天然气 2 太阳能氢能风能2 国民经济社会发展经济发展科学技术水平3 新能源现有的能源利用率 1 书写燃烧热的热化学方程式时 如何确定各物质的化学计量数 提示 燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量来定义的 因此在书写它的热化学方程式时 以燃烧1mol物质为标准来确定其余物质的化学计量数 2 硫酸工业中 在发生反应4FeS2 11O28SO2 2Fe2O3前 为什么要将块状FeS2矿石粉碎 煅烧过程为什么要通入足量的空气 提示 增大矿石与空气的接触面积 通入过量空气使矿石燃烧充分 1 燃烧热 1 概念 25 101kPa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 单位为kJ mol 1 燃烧热通常可利用仪器由实验测得 2 对燃烧热的理解 反应条件 25 101kPa 可燃物用量 1mol 反应的程度 完全燃烧并生成稳定的氧化物 如碳元素完全燃烧生成CO2 g 氢元素完全燃烧生成H2O l 硫元素完全燃烧生成SO2 g 物质在O2中燃烧 没有特别说明燃烧一般是在氧气中燃烧 例如 H2的燃烧热为285 8kJ mol 1 指的是25 101kPa时 1molH2在O2中完全燃烧生成液态水时所放出的热量 而不是在Cl2中 单位 kJ mol 1 文字叙述燃烧热时 用 正值 或 H 表示 例如 CH4的燃烧热为890 3kJ mol 1 或 H 890 3kJ mol 1 说明 燃烧热规定了可燃物的物质的量为1mol 这样才有可比性 因此 表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中 可燃物的化学计量数为1 以此为标准配平 其他物质的化学计量数常出现分数 例如 CO的燃烧热为283 0kJ mol 1 用热化学方程式表示为CO g O2 g CO2 g H 283 0kJ mol 1 物质的燃烧热要求的是纯物质 像石墨 金刚石含同一种元素的混合物 其燃烧热就不同 3 研究燃烧热的意义 在工业生产上 许多过程需要热量 这些热量大多数是通过可燃物燃烧产生的 热量多了既浪费又可能对生产不利 热量少了不能满足工业生产的要求 对生产也不利 因此 研究燃烧热可实现合理使用能源 充分利用能源 节约能源 减少环境污染 2 一定量的可燃物完全燃烧放出热量多少的计算由燃烧热定义可知 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 H 或变式一下求物质的燃烧热 注意 此公式中的 H是指物质的燃烧热 而不是指一般反应的反应热 3 燃烧热和中和热的异同 案例精析 例1 由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241 8kJ 该反应的热化学方程式为 若1g水蒸气转化为液态水放热2 444kJ 则氢气的燃烧热为 kJ mol 解析 18g水蒸气 1mol水蒸气 变成液态水时 放热为2 444kJ 18 44kJ 则1mol氢气燃烧生成液态水时共放热241 8kJ 44kJ 285 8kJ 即氢气的燃烧热为285 8kJ mol 1 答案 H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 1 285 8 点评 燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧时放出的热量 对氢气来说燃烧热应是生成液态水所放出的热量 例2 已知1molCO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ热量 1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286kJ热量 1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水 则放出890kJ热量 1 若1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气 则放出的热量 890kJ 填 或 2 若将amolCH4 CO和H2的混合气体完全燃烧 生成CO2气体和液态水时 则放出的热量 Q 的取值范围为 3 若将amolCH4 CO和H2的混合气体完全燃烧 且生成的CO2和液态水的物质的量相等时 则放出的热量 Q 的取值范围为 解析 本题将热化学反应方程式计算和混合物问题的分析结合在一起 综合得较好 1 1molCH4完全燃烧生成液态水时放出890kJ热量 而由液态水变到水蒸气需要吸热 故1molCH4完全燃烧生成CO2气体和水蒸气放出的热量小于890kJ 2 用极限法 要满足 生成CO2气体和液态水 的条件 根据题设数据情况 可假设组分为CO和H2或CH4 当气体是CO和H2且其量为1mol时 完全燃烧放出的热量会大于283kJ 当气体是CH4且其量为1mol时 完全燃烧放出的热量会小于890kJ 则amol混合气体完全燃烧时 放出的热量 Q 的取值范围为 283akJ Q 890aKJ 3 要满足 生成CO2和水的物质的量相等 的条件 则根据极限法可假设组分为CO和H2 体积比为1 1 放出热量最少 或CH4和CO 体积比为1 1 放出热量最多 用上述方法可求得答案为 284 5akJ Q 586 5akJ 答案 1 2 283akJ Q 890akJ 3 284 5akJ Q 586 5akJ 2009 浙江高三调研 下列关于燃烧热的说法中正确的是 A 1mol物质燃烧所放出的热量B 常温下 可燃物燃烧放出的热量C 在25 1 01 105Pa时 1mol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量D 燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变 解析 准确理解燃烧热的概念 抓住燃烧热中的几个关键词 答案 C 下列热化学方程式中 H的数值能表示可燃物燃烧热的是 A CO g O2 g CO2 g H 283kJ mol 1B CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 802 3kJ mol 1C 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1D H2 g 1 2O2 g H2O g H 242kJ mol 1 解析 A 答案 B D中水均为气态 不是稳定的化合物 C中H2的物质的量不是1mol A项中 H的数值能表示CO的燃烧热 已知在298K 101kPa时 1gH2燃烧生成液态水放出142 9kJ的热量 又知1mol液态水变成水蒸气需要吸收44kJ热量 则下列表示H2燃烧热的热化学方程式正确的是 A 2H2 g O2 g 2H2O l H 142 9kJ molB 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ molC H2 g O2 g H2O l H 285 8kJ molD H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ molE 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol 解析 忽视燃烧热这一名词 很容易错选B D 答案 C 2005 天津卷理综 29 磷在氧气中燃烧 可能生成两种固态氧化物 3 1g的单质磷 P 在3 2g的氧气中燃烧 至反应物耗尽 并放出XkJ热量 1 通过计算确定反应产物的组成 用化学式表示 是 其相应的质量 g 为 2 已知单质磷的燃烧热为YkJ mol 则1molP与O2反应生成固态P2O3的反应热 H 3 写出1molP与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式 解析 1 由题意知生成的两种氧化物分别为P2O3和P2O5 设生成P2O3和P2O5所需的P的物质的量分别为x y 根据反应方程式4P 3O2 2P2O3和4P 5O2 2P2O5得解得x y 0 05mol 从而求得P2O3和P2O5的质量分别为2 75g和3 55g 2 由燃烧热的定义知1mol磷单质完全燃烧生成P2O5时放出的热量为YkJ 则0 05mol磷单质完全燃烧放出的热量为0 05YkJ 则生成P2O3时放出的热量为 X 0 05Y kJ 从而推得1mol磷单质燃烧生成P2O3时放出的热量为 X 0 05Y kJ 即 20X Y kJ 3 由 2 可以写出1molP与O2反应生成P2O3的热化学方程式 答案 1 P2O3 P2O52 75 3 55 2 20X Y kJ mol H 20X Y kJ mol 已知5 7g汽油 主要成分是辛烷 C8H18 平均相对分子质量为114 完全燃烧生成液态水和CO2放出275 9kJ的热量 则汽油的燃烧热 H 由于石油资源有限 且汽油燃烧会产生严重的污染 未来用氢气作为燃料来取代汽油 生产21世纪环保汽车 已知 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol H2O l H2O g H 44kJ mol 1 写出氢气和氧气反应生成液态水的热化学方程式 2 若要得到857 4kJ的热量 需氢气的质量为 这些氢气在标准状况下的体积为 答案 5518kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 2 6g 67 2L 1 能源 凡是能提供某种形式能量的物质 统称为能源 它是人类取得能量的来源 包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能量的来源 尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴 只是能源资源 2 能源的分类 3 我国目前的能源利用状况 1 目前使用最多的能源是化石能源 然而化石能源的蕴藏有限 而且不能再生 最终将会枯竭 且从开采 运输 加工到终端的利用效率都很低 2 煤作燃料的利弊问题 煤是最重要的化工原料 把煤作为燃料简单烧掉太可惜 应该综合利用 煤直接燃烧时产生的CO SO2等有毒气体及烟尘 对环境造成严重污染 煤作为固体燃料 燃烧反应速率小 热利用效率低且运输不方便 可以通过清洁煤技术 如煤的液化和气化 以及实行烟气净化脱硫等 大大减少燃煤对环境造成的污染 提高煤燃烧热的利用率 4 能源危机的解决方法 1 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率 节约油气资源 加大科技投入 提高管理水平 改善开采 运输 加工等各个环节 科学地控制燃烧反应 使燃料充分燃烧 提高能源利用率 2 开发太阳能 燃料电池 风能和氢能等最有希望的新能源 这些新能源资源丰富 可以再生 在使用时对环境几乎没有污染 很可能成为未来的主要能源 案例精析 例3 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是生物能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 解析 B选项中 柴草燃烧是剧烈的氧化反应 燃烧时化学能转变为热能 而柴草具有的化学能的最初来源也可追溯到太阳能 因为绿色植物的生长过程必须依靠阳光 通过光合作用 叶绿素将H2O和CO2制成淀粉 在此过程中 太阳能转化成化学能贮存在植物中 通过燃烧 又释放出来 故B选项错误 答案 B 例4 下列说法不正确的是 A 化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B 化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO 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的效果好D 固体煤变为气体燃料后 燃烧效率将更低 解析 化石燃料只有在适当的温度和有氧气存在的情况下才能燃烧充分 A项不正确 化石燃料不经过处理直接燃烧可产生污染物CO SO2等有害气体 B项正确 化石燃料 煤 经深加工后变为气体燃料 不仅减少SO2对大气的污染 而且能提高燃烧效率 C项正确 D项不正确 答案 AD 根据下列叙述回答 1 能源可划分为一级能源和二级能源 自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源 需依靠其他能源和能量间接制取的能源称为二级能源 氢气是一种高效而没有污染的二级能源 它可以由自然界中大量存在的水来制取 2H2O l 2H2 g O2 g H 571 6kJ mol 1 下列叙述正确的是 A 电能是二级能源B 水力是二级能源C 天然气是一级能源D 焦炉气是一级能源 2 已知CH4 g 2O2 g 2H2O l CO2 g H 890 3kJ mol 1gH2和1gCH4分别燃烧后 放出的热量之比约是 A 1 3 4B 1 1 7C 2 57 1D 4 6 1 3 关于用水制取二级能源氢气 以下研究方向正确的是 A 构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质 因此 可研究在水不分解的情况下 使氢成为二级能源B 设法将太阳光聚集 产生高温 使水分解产生氢气C 寻找高效催化剂 使水分解产生氢气 同时释放能量D 寻找特殊化学物质 用于开发廉价能源 以分解水制取氢气 解析 1 电能是二级能源 天然气 煤 石油等是一级能源 2 1gH2完全燃烧生成液态水放出142 9kJ的热量 1gCH4完全燃烧生成液态水放出55 6kJ的热量 3 水难分解 难以使H2成为二级能源 水分解产生H2是吸热过程 不会释放能量 答案 1 AC 2 C 3 BD 点评 解答本题时 应特别注重审题 明确题干中的内容 做题时方能提高准确率 城市使用的燃料 现大多用煤气 液化石油气 煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气 它由煤炭与水蒸气反应制得 故又称为水煤气 1 试写出制取水煤气的主要反应方程式 2 液化石油气的主要成分是丙烷 丙烷燃烧的热化学方程式为 C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2219 9kJ mol 已知CO气体燃烧的热化学方程式为 CO g O2 g CO2 g H 283 0kJ mol同物质的量的C3H8和CO燃烧 产生的热量比值约为 3 已知氢气燃烧的热化学方程式为 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol同质量的氢气和丙烷燃烧 产生的热量比值约为 解析 1 由题意 它由煤炭与水蒸气反应制得 故又称为水煤气 煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气 知反应方程式为 C H2O g CO H2 2 同物质的量的C3H8和CO燃烧 产生的热量比值为 7 844 1 3 1molC3H8质量为44g 2molH2质量为4g 则同质量的氢气和丙烷燃烧 产生热量比值为 2 8 1 答案 1 C H2O g CO H2 2 7 844 1 3 2 8 1 1 新能源简介新能源 包括太阳能 风能 地热能 海洋能 生物质能和其他可再生能源 合理的开发利用新能源 可以改善和优化能源结构 保护环境 提高人民生活质量 促进国民经济和社会可持续发展 太阳能太阳能指太阳内部发生热核反应释放出来的能量 太阳到达地球的能量很大一部分为植物利用 转化为生物质能 一部分则作用于水的蒸发 转化为水能 还有很多能量被白白浪费掉 太阳能的利用具有广阔的前景 海洋能海洋能是海水运动过程中