高中化学 第一章 化学反应与能量 第二节 燃烧热 能源学案 新人教版选修4.doc

第二节燃烧热能源学习目标定位1.正确认识燃烧热的概念，学会利用燃烧热进行相关的计算。2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。一燃烧热1.反应热是化学反应过程中吸收或放出的热量，常用符号h表示。燃烧反应都是放热反应，其反应热为负值。已知4 g硫粉完全燃烧放出37 kj热量，则该反应的热化学方程式是s(s)o2(g)=so2(g)h296 kjmol1。2.1.00 l 1.00 moll1 h2so4溶液与2.00 l 1.00 moll1 naoh溶液完全反应，放出114.6 kj热量，该反应的中和热为57.3 kjmol1，表示其中和热的化学方程式是h2so4(aq)naoh(aq)=na2so4(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1。3.已知2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1，该反应中h表示的意义是燃烧2 mol h2生成液态h2o，放出571.6 kj的热量。若燃烧1 mol氢气生成液态水时的反应热为h1, 生成气态水时的反应热为h2，则h1和h2的大小关系是h1h2；h1285.8 kjmol1，表示的意义是1 mol h2完全燃烧生成稳定的液态水，放出285.8 kj的热量。4.燃烧热的概念及其计算(1)燃烧热的概念是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kjmol1。(2)燃烧热的意义：甲烷的燃烧热为890.31 kjmol1，或h890.31 kjmol1，它表示25 、101 kpa时，1 mol ch4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：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)|h|；或变换一下求物质的燃烧热：h。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。归纳总结1.燃烧热及表示燃烧热的热化学方程式(2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。2.燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热反应h及其单位h0，单位均为kjmol1不同点反应物的量1 mol不一定为1 mol生成物的量不确定生成水的量为1 mol表示方法燃烧热为a kjmol1或ha kjmol1中和热为57.3 kjmol1或h57.3 kjmol11.下列关于热化学反应的描述中正确的是()a.hcl和naoh反应的中和热h57.3 kjmol1，则h2so4和ca(oh)2反应的中和热h2(57.3)kjmol1b.co(g)的燃烧热是283.0 kjmol1，则2co2(g)=2co(g)o2(g)反应的h2(283.0 kjmol1)c.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应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b2.在25 、101 kpa时，h2在1.00 mol o2中完全燃烧生成2.00 mol h2o(l)放出571.6 kj的热量。(1)h2的燃烧热为 ，表示h2燃烧热的热化学方程式为 。(2)若1 g水蒸气转化为液态水放热2.444 kj，则4 g氢气完全燃烧生成气态水时，放出的热量为 。答案(1)285.8 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(l)h285.8 kjmol1(2)483.6 kj解析h2的燃烧热应以燃烧1 mol h2为标准，当h2完全燃烧生成2.00 mol h2o时，需燃烧2.00 mol h2，故h2的燃烧热为285.8 kjmol1。h2燃烧生成1 mol气态水时放出的热量为285.8 kjmol118 gmol1241.8 kjmol1，4 g氢气燃烧放出的热量为241.8 kjmol1483.6 kj。二能源1.能源有不同的分类，具体如下：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、生物质能等性质可再生能源太阳能、风能、氢能、生物质能等不可再生能源化石燃料、核能2.我国能源现状：我国目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机趋严重。3.解决能源危机的方法(1)加强科技投入，提高管理水平，改善开采、运输、加工等各个环节。(2)科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。(3)寻找新的能源，现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。这些新能源的特点是资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。3.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。4.能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能、核能等)的开发。(1)我国目前最主要的能源品种是 ，能源利用中存在的主要问题有 。(2)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣：3fecl24h2o(g)fe3o46hclh2；2fe3o43cl212hcl=6fecl36h2oo2；6fecl36fecl23cl2。科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是 ，该物质作为燃料的优点有 、 、 。答案(1)煤人均能源占有量小，能源利用率低，单位产值能耗高(答案合理即可)(2)h2燃烧热值高无污染资源丰富1.下列说法正确的是()a.在101 kpa时，1 mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫该物质的燃烧热b.弱酸和碱发生中和反应生成1 mol水，这时的反应热叫中和热c.燃烧热和中和热是反应热的两种d.101 kpa时，纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热答案c解析本题应注意燃烧热和中和热的区别。a项中没有确定“物质完全燃烧生成稳定的氧化物”这一条件，所以a项错误；b项中应为酸与碱发生中和反应生成1 mol h2o时所释放的热量称为中和热，b项错误；d项中未限定可燃物的物质的量是1 mol，所以d项错误。2.下列关于热化学反应的描述中正确的是()a.已知h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1，则h2so4和ba(oh)2反应的反应热h2(57.3) kjmol1b.燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是ch3oh(g)o2(g)=co2(g)2h2(g)h192.9 kjmol1，则ch3oh(g)的燃烧热为192.9 kjmol1c.h2(g)的燃烧热是285.8 kjmol1，则2h2o(g)=2h2(g)o2(g)h571.6 kjmol1d.葡萄糖的燃烧热是2 800 kjmol1，则c6h12o6(s)3o2(g)=3co2(g)3h2o(l)h1 400 kjmol1答案d解析h2so4和ba(oh)2反应时还生成baso4沉淀，故其反应热还应包括baso4沉淀的生成热，a错误；甲醇蒸气的燃烧热是1 mol ch3oh(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，b错误；燃烧热的定义是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。3.已知3.0 g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98 kj，则表示乙烷燃烧热的热化学方程式是()a.2c2h6(g)7o2(g)=4co2(g)6h2o(g)h3 119.6 kjmol1b.c2h6(g)o2(g)=2co(g)3h2o(g)h1 559.8 kjmol1c.c2h6(g)o2(g)=2co2(g)3h2o(g)h1 559.8 kjmol1d.c2h6(g)o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 559.8 kjmol1答案d解析由于燃烧热的热化学方程式应以1 mol燃料为标准书写且生成的水为液态，故a项不符合题意；b中的燃烧产物co不是c2h6完全燃烧后的稳定氧化物，h2o的状态不应为气态而应为液态；常温下水为液态，则c错误。4.已知：ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h1q1h2(g)o2(g)=h2o(g)h2q2h2(g)o2(g)=h2o(l)h3q3常温下取体积比为41的甲烷和氢气的混合气体11.2 l(已折合成标准状况)经完全燃烧恢复到常温，放出的热量为()a.0.4q10.05q2 b.0.4q10.1q2c.0.4q10.05q3 d.0.4q10.1q3答案d解析标准状况下，11.2 l混合气体中，n(ch4)0.5 mol0.4 mol，则n(h2)0.1 mol，由于完全燃烧恢复到常温时，水为液体，因此h2燃烧放出的热量应按进行计算，结果为0.4q10.1q3。5.下列两个热化学方程式：2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1c3h8(g)5o2(g)=3co2(g)4h2o(l)h2 220 kjmol1现有h2和c3h8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 847 kj，则在混合气体中h2和c3h8的体积比是()a.21 b.31 c.41 d.51答案b解析设h2、c3h8的物质的量分别为n1、n2，则有解得在相同压强、温度下v(h2)v(c3h8)n(h2)n(c3h8)31。40分钟课时作业经典基础题题组1能源问题1.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气答案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。2.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b3.近年来，北京市公共汽车大部分采用天然气作为燃料，其主要目的是()a.防止石油短缺 b.降低成本c.减少对大气的污染 d.加大发动机的动力答案c题组2燃烧热的概念及计算4.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 mol h2o(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，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，错误，根据能量守恒定律可知d项正确。5.25 、101 kpa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是h393.5 kjmol1、h285.8 kjmol1、h890.31 kjmol1、h2 800 kjmol1，则下列热化学方程式正确的是()a.c(s)o2(g)=co(g)h393.5 kjmol1b.2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h571.6 kjmol1c.ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g)h890.31 kjmol1d.c6h12o6(s)3o2(g)=3co2(g)3h2o(l)h1 400 kjmol1答案d解析根据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.已知丙烷的燃烧热h2 215 kjmol1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为()a.55 kj b.220 kj c.550 kj d.1 108 kj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。7.已知：25 、101 kpa时，2c(s)o2(g)=2co(g)h221 kjmol1稀溶液中，h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1又已知稀醋酸电离吸热。下列结论正确的是()a.c的燃烧热大于110.5 kjmol1b.的反应热为221 kjmol1c.稀硫酸与稀naoh溶液反应的中和热为57.3 kjmol1d.稀醋酸与稀naoh溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kj热量答案a解析101 kpa 1 mol c(s)完全燃烧生成co2放出的热量为c(s)的燃烧热，故c(s)的燃烧热大于110.5 kjmol1，a项正确；的反应热为221 kjmol1，b项不正确；稀h2so4与稀naoh溶液反应的中和热为57.3 kjmol1，c项不正确；ch3cooh电离时吸热，稀ch3cooh与稀naoh溶液反应生成1 mol水，放出热量小于57.3 kj。8.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)h285.8 kjmol1co(g)o2(g)=co2(g)h282.9 kjmol1c8h18(l)o2(g)=8co2(g)9h2o(l)h5 518 kjmol1ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890.3 kjmol1相同质量的h2、co、c8h18、ch4完全燃烧时，放出热量最少的是()a.h2(g) b.co(g) c.c8h18(l) d.ch4(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。9.已知：2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1co(g)o2(g)=co2(g)h282.9 kjmol1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.21 b.12 c.11 d.23答案c解析根据热化学方程式可知：h2的燃烧热为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。能力提升题10.(1)已知：h2(g)o2(g)=h2o(g)h241.8 kjmol1，若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kj，则反应h2(g)o2(g)=h2o(l)的h kjmol1。氢气的燃烧热为 kjmol1。(2)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，1.0 g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367 kj热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为 。答案(1)285.8285.8(2)c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h62.882 kjmol111.已知一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热/kjmol1化合物燃烧热/kjmol1甲烷891.0正丁烷2 878.0乙烷1 560.8异丁烷2 869.6丙烷2 221.5异戊烷3 531.3(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 kjmol1左右”，你认为正确吗？ 。理由是 。答案(1)(2)c2h6(g)o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 560.8 kjmol1(3)多(4)正确正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的燃烧热亦应略大于异戊烷解析(1)正丁烷的燃烧热比异丁烷的燃烧热大，说明正丁烷具有的能量高于异丁烷，所以热稳定性：正丁烷异丁烷。(2)c2h6(g)o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 560.8 kjmol1。(3)由表中数据分析，碳原子数越多，燃烧热越大，所以相同物质的量的烷烃燃烧时放出的热量随碳原子数的增多而增多。(4)由表中数据分析，正丁烷的燃烧热比异丁烷略大，所以正戊烷的燃烧热也应略大于异戊烷，此同学的估计合理。12.城市使用的燃料现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式： 。(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)h2