高二化学能源的充分利用

1、第一单元第一单元 化学反应中的热效应化学反应中的热效应 专题1 化学反应与能量变化 能源的充分利用能源的充分利用 引入引入 、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的 化学方程式为：化学方程式为： 2H2H2(q) 2(q)+ O + O2(q) 2(q) = 2H = 2H2 2O O( l ) ( l ) H H =- 571.6 kJ/mol- 571.6 kJ/mol C C3 3H H8(q 8(q+5O +5O2( 2(= 3CO = 3CO2(q 2(q+4H +4H2 2O O(l) (l)H =- 2220 kJ/mol 2220 kJ/mol 5mol

2、 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热 3847kJ 3847kJ 则氢气和甲烷的体积比为则氢气和甲烷的体积比为 ( )( ) (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1 B 解解1 1 ：设：设H H2 2、C C3 3H H8 8的物质的量分别为的物质的量分别为x x，y 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

3、 = 1.25 mol 解解2 ：1mol H2 燃烧放热燃烧放热 285.8 kJ 1mol 混合气混合气 燃烧放热燃烧放热 3847kJ/5 = 769.4 kJ H2 285.8 C3H4 2220 769.4 1450.6 483.6 3 1 = 解解3 ：( 巧解）巧解） 5mol 5mol 混合气中，混合气中，C C3 3H H8 8 物质的量必小于 物质的量必小于 2mol2mol， H H2 2 的物质的量必大于 的物质的量必大于3mol3mol。 2mol C 2mol C3 3H H8 8 燃烧放热 燃烧放热 4440 kJ,4440 kJ, 超过总放热量超过总放热量 38

4、47 kJ3847 kJ n (Hn (H2 2) : n (C) : n (C3 3H H8 8) ) 必大于必大于 3 : 23 : 2 选选 B B 定义：在定义：在101kPa时，时，l mol物质物质完全燃烧完全燃烧的反应热的反应热. 衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量 定义：在定义：在101kPa时，时，l g物质物质完全燃烧完全燃烧的反应热的反应热. 一、标准燃烧热一、标准燃烧热 1、标准燃烧热与热值的定义、标准燃烧热与热值的定义 关于燃烧热的理解：关于燃烧热的理解： 研究条件：研究条件： 25 ,101 kPa 反应程度：完全燃烧反应程度：完全燃烧

5、 燃烧物的物质的量：燃烧物的物质的量：1 mol 研究内容：放出的热量。（研究内容：放出的热量。（H0，单位，单位kJ/mol） 在未有特别说明的情况下，外界压强一般指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元素完全转变成对应的稳定物 如：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？【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？ 答：答： 燃烧放出的热量与物质的多少有关，

6、燃烧的物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；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。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。不同，但标准燃烧热是一定的。 H2(g) O2(g)= H2O(l)；H= 285.8kJ/mol 2 1 由于计算燃烧热时，由于计算燃烧热

7、时，可燃物质是以可燃物质是以1 mol 1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化作为标准来计算的，所以热化学方程式的化 学计量系数学计量系数常出现分数。常出现分数。 2、研究物质标准燃烧热的意义、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，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，充分利用能以便更好地控制反应条件，充分利用能 源。源。 例题例题1.在在101 kPa时，时，1 mol CH4 完全燃烧完全燃烧 生成生成CO2和液态和液态H2O，放出，放出890.3 kJ的热量，的热量， 试写出试写出CH4燃烧的热化学方程式。燃烧的热化学方程式。100

8、0 L CH4 （标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？ 解析：解析：根据题意，在根据题意，在101 kPa时，时，1 mol CH4完全燃烧的完全燃烧的 热化学方程式为：热化学方程式为： CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H=890.3 kJ/mol 即即CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol。 1 000 L CH4（标准状况）的物质的量为：（标准状况）的物质的量为： n(CH4)=1000L22.4Lmol-1=44.6 mol 1 mol CH4 完全燃烧放出完全燃烧放出890.3 kJ的热量，的热量， 44.6 mol

9、 CH4 完全燃烧放出的热量为：完全燃烧放出的热量为： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ 答案：答案：CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（标准（标准 状况）完全燃烧产生的热量为状况）完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ。 概念辨析：概念辨析： 1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（：（ ） A.碳和一氧化碳碳和一氧化碳 B.1mol碳和碳和2mol碳碳 C.1mol乙炔和乙炔和2mol碳碳 D.淀粉和纤维素淀粉和纤维素 B H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)； = -285.8

10、kJ/molH H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)； = -241.8 kJ/molH 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； = -483.6 kJ/molH 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； = -571.6 kJ/molH 2.已知热化学方程式：已知热化学方程式： 则氢气的则氢气的标准标准燃烧热为：燃烧热为：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硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放，放 出的热量能使出的热量能使500gH2O温度由温度由18升至升至62.4

11、， 则硫磺的标准燃烧热为则硫磺的标准燃烧热为 ，热化，热化 学方程式为学方程式为 。 （已知每克水温度每升高（已知每克水温度每升高1 所需热量为所需热量为4.18J） 小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系 1mol反应物完全燃反应物完全燃 烧时放出的热量；烧时放出的热量； 不同反应物，不同反应物，标准标准 燃烧热不同。燃烧热不同。 生成生成1mol水时放出水时放出 的热量；强酸与强的热量；强酸与强 碱的中和热都约为碱的中和热都约为 57.3kJ/mol 。 标准燃烧热标准燃烧热中和热中和热 相同点相同点不同点不同点 能量变化能量变化 H 标准标准 含义含义

12、放热反应放热反应 H0；单位：；单位：kJ/mol 1mol可燃物可燃物生成生成1mol水水 将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃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。料的方法之一。C+H2O=CO+H2 已知：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：甲同学认为：“煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃 烧放出更多的热量。烧放出更多的热量。

13、” 乙同学认为：乙同学认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量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。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？你认为他们说得有道理吗？ 二、能源利用与节能措施 能源能源就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、煤、 石油、天然气石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。）、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

14、经济发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。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。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。但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法解决的办法 ：开源节：开源节 流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。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：节约能源的重要措施： 科学地控制燃烧反应，使燃料科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧充分燃烧，提高能，提高能 源的利用率。源的利用率。 思考下列问题思考下列问题： 1、世界上最重要的化石燃料有哪

15、些？有何优点？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？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 境保护等方面探讨境保护等方面探讨煤作燃料的利弊。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我国能源利用现状？如何调整和优化能源结构的 方向？方向？ 5、新能源的特点？哪些是认为最有希望的新能源？、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：、世界上最重要的化石燃料： 煤煤（主要成分（主要成分C）、）、石油石油（主要为烃的混合物，其中（主要为

16、烃的混合物，其中 重要产物汽油的主要成分为辛烷重要产物汽油的主要成分为辛烷C8H18）、）、天然气天然气（主要（主要 成分甲烷）。成分甲烷）。 优点：燃烧热都很高。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、广义讲，能够发生燃烧，反应放出热量的物质都可 称为燃料。称为燃料。 3、煤作燃料的利弊、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 料烧掉不仅会产生料烧掉不仅会产生SO2等有害气体和烟尘，而且浪费资等有害

17、气体和烟尘，而且浪费资 源。源。 从资源、环境的角度，煤是我国储量最多的能源资从资源、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。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

18、烧煤的对化和气化，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。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、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。利用率较低。 我国我国调整和优化能源结构的方向：一方面，要提高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，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。实现可持续发展。 5、新能源的特点：新能源的特点：

19、 资源丰富，可再生，对环境无污染或很少污染。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：最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能太阳能、燃料电池、风能和氢能 等。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 试指出试指出Q5与与Q1、Q2、Q3、Q4的关系。的关系。 1、已、已 知知 下下 列列 反反 应：应： 2、 若在标准状况下，将若在标准状况下，将H2和和O2组成的混合气体组成的混合气体 点燃爆炸后再恢复到标况，气体体