第二节 燃烧热 能源

1、第二节第二节 燃烧热燃烧热 能源能源 第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量 2014年8月22日星期五 一、燃烧热一、燃烧热 1、定义、定义 101kPa时，时，1mol纯物质纯物质完全燃烧完全燃烧生成生成稳定的氧化稳定的氧化 物物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。 2、单位、单位kJ/mol 3、注意、注意 指定产物通常规定为：指定产物通常规定为：它是指物质中的下列元素 它是指物质中的下列元素 完全转变成对应的稳定物完全转变成对应的稳定物 一般指：一般指：C - COC - CO2 2 （ （g g） H HH H2 2O O（l l） S SOS

2、 SO2 2 （ （g g） N NN N2 2 （g g） 研究条件：研究条件： 101 kPa 反应程度：反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物完全燃烧，产物是稳定的氧化物 燃烧物的物质的量：燃烧物的物质的量：1 mol，故书写表示燃，故书写表示燃 烧热的热化学方程式时应烧热的热化学方程式时应以燃烧以燃烧1mol物质为物质为 标准来配平其余物质的化学计量数标准来配平其余物质的化学计量数 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） 可燃物质燃烧放出的热量可燃物质燃烧放出的热量 =可燃物物质的量可燃物物质的量燃烧热燃烧热 文字叙述燃烧热文字叙述燃烧热时，用

3、时，用“正值正值”(如甲烷的燃如甲烷的燃 烧热为烧热为890 kJ/mol)；而用；而用符号符号H表示燃烧热表示燃烧热 时用时用“负值负值”(如甲烷的燃烧热如甲烷的燃烧热H=-890 kJ/mol) 例例1 25，101kPa时，时，1molCH4完全燃完全燃 烧放出烧放出890.31kJ的热量，即表示甲烷燃烧的热量，即表示甲烷燃烧 热的热化学方程式：热的热化学方程式： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H= - 890.31kJ/mol 例例2 25，101kPa时，时，2molC8H18完全完全 燃烧放出燃烧放出11036kJ的热量，即表示辛烷燃的热量，即表示辛烷燃

4、 烧热的热化学方程式：烧热的热化学方程式： C8H18 (l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) H= - 5518kJ/mol 练习练习1分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳 和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？ 你能根据题中信息写出表示你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗？燃烧热的热化学方程式吗？ 由于计算燃烧热时，可燃物由于计算燃烧热时，可燃物 质是以质是以1 mol 作为标准来计作为标准来计 算的，所以热化学方程式的算的，所以热化学方程式的 化学计量系数常出现分数。化学计

5、量系数常出现分数。 4、燃烧热的计算及应用、燃烧热的计算及应用 例题例题 1.在在101 kPa时，时，1 mol CH4 完全燃烧生成完全燃烧生成CO2 和液态和液态H2O，放出，放出890.3 kJ的热量，的热量，CH4的燃的燃 烧热为多少？烧热为多少？1000 L CH4（标准状况）燃烧后（标准状况）燃烧后 所产生的热量为多少？所产生的热量为多少？ CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol，1000 L CH4（标（标 准状况）完全燃烧产生的热量为准状况）完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ kJkJ/mol. L/mol. L 397453890 422 1000 2.葡

6、萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃 烧的热化学方程式为：烧的热化学方程式为：C6H12O6（s）+6O2（g） =6CO2（g）+6H2O（l）H=-2 800 kJ/mol葡萄糖在葡萄糖在 人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方 程式相同。计算程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所葡萄糖在人体中完全氧化时所 产生的热量。产生的热量。 kJmolkJ molg g 6 .1555/2800 /180 100 答：答：100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量为葡萄糖在人体中

7、完全氧化时所产生的热量为1555.6kJ 燃烧热与中和热的区别与联系燃烧热与中和热的区别与联系 相相 同同 点点 燃烧热燃烧热中和热中和热 能量变化能量变化 HH 不不 同同 点点 反应物的量反应物的量 生成物的量生成物的量 反应热反应热 的含义的含义 放热反应放热反应 H0 , H0 , 单位单位 kJ/molkJ/mol 1mol1mol可燃物可燃物 可能是可能是1mol1mol也可以也可以 是是0.5mol(0.5mol(不限不限) ) 不限量不限量 H H2 2O 1molO 1mol 1mol1mol反应物完全燃烧反应物完全燃烧 时放出的热量时放出的热量; ;不同的不同的 物质燃烧热

8、不同物质燃烧热不同 酸碱中和生成酸碱中和生成1molH1molH2 2O O时时 放出的热量放出的热量, ,强酸强碱间强酸强碱间 的中和反应中和热大致的中和反应中和热大致 相同相同, ,均约为均约为57.3kJ/mol57.3kJ/mol 二、能源二、能源 1、定义、定义 就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、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、潮汐以及石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及 柴草等。柴草等。 2、作用、作用 能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地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。区的经

9、济发展和科学技术水平。 能源的分类：能源的分类： 能源能源 一级能源：一级能源：自然界中以现成形式提供的能源称自然界中以现成形式提供的能源称 为一级能源。为一级能源。 二级能源：二级能源： 需依靠其它能源的能量间接制取的能需依靠其它能源的能量间接制取的能 源称为二级能源。源称为二级能源。 例如：例如： 原煤、原油、天然气、太阳能、原煤、原油、天然气、太阳能、 水力、潮汐能、地热能、生物质水力、潮汐能、地热能、生物质 能、风能、海洋温差能等。能、风能、海洋温差能等。 例如：例如： 电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、 焦炭、汽油、煤油、柴油、液化石油焦炭、汽油、煤油、

10、柴油、液化石油 气、沼气能等。气、沼气能等。 能能 源源 常规能源：常规能源： 新能源：新能源： 在一定历史时期和科学技术水平下，在一定历史时期和科学技术水平下， 已被人们广泛利用的能源称为常规已被人们广泛利用的能源称为常规 能源能源 例如：例如： 煤，石油，天燃气，水能，生物能等煤，石油，天燃气，水能，生物能等 近几十年才开始被利用或正在研究近几十年才开始被利用或正在研究 使用的能源被称为新能源。使用的能源被称为新能源。 例如：例如： 核聚变能，核聚变能，太阳能、风能、氢能、生物质能、太阳能、风能、氢能、生物质能、 海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。 能源能

11、源 可再生能源：可再生能源： 非可再生能源：非可再生能源： 是指在自然界中可以不断再生、是指在自然界中可以不断再生、 永续利用、取之不尽、用之不永续利用、取之不尽、用之不 竭的资源，它对环境无害或危竭的资源，它对环境无害或危 害极小，而且资源分布广泛，害极小，而且资源分布广泛， 适宜就地开发利用。适宜就地开发利用。 例如：例如： 主要包括太阳能、风能、水能、生物主要包括太阳能、风能、水能、生物 质能、地热能和海洋能等。质能、地热能和海洋能等。 经过千百万年形成的、短期内经过千百万年形成的、短期内 无法恢复的能源，称之为不可无法恢复的能源，称之为不可 再生能源再生能源 例如：例如： 煤、石油、天

12、燃气等煤、石油、天燃气等 绿色能源绿色能源是可再生能源是可再生能源, 这些能源消这些能源消 耗之后可以得到恢复补充，对生态环境耗之后可以得到恢复补充，对生态环境 低污染或无污染。主要有：风能、电能、低污染或无污染。主要有：风能、电能、 太阳能、地热能、氢能等。太阳能、地热能、氢能等。 我国的能源状况我国的能源状况 煤煤 76.2%76.2% 石油石油 16.6%16.6% 天然气天然气 2.1%2.1% 水电水电 5.1%5.1% 探明储量探明储量年产量年产量开采年限开采年限 石石 油油32.7亿吨亿吨1.6亿吨亿吨 天然气天然气13700亿立方米亿立方米217亿立方米亿立方米 煤煤1145亿

13、吨亿吨12.4亿吨亿吨 20.4年年 63.1年年 92.4年年 3、能源形势、能源形势 化石燃料化石燃料：煤、石油、天然气：煤、石油、天然气 解决的办法解决的办法 ：开源节流；即开发新能源，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。约现有能源，提高能源的利用率。 措施措施：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧， 提高能源的利用率。提高能源的利用率。 4、新能源、新能源 新能源新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能、：太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能、 核能和生物能。核能和生物能。 风风 能能 氢能氢能 潮汐能潮汐能 生物能生物能

14、太太 阳阳 能能地地 热热 能能 核能核能 核燃料蕴藏有如此巨大的能量，所以越来越核燃料蕴藏有如此巨大的能量，所以越来越 受到人们的重视受到人们的重视 能量释放能量释放 2500吨煤吨煤 燃烧燃烧 1千克铀千克铀235 裂化裂化 优点：优点：污染小，储藏大，成本低，特别是污染小，储藏大，成本低，特别是 释放能量大释放能量大 利用氢燃烧时放出的热量作为能源：利用氢燃烧时放出的热量作为能源： 2H2+O22H2O+115.6kcal 氢的燃烧热大约是汽油燃烧热的氢的燃烧热大约是汽油燃烧热的 倍倍 反应产物是水，对环境没有污染，所以人们把氢称作反应产物是水，对环境没有污染，所以人们把氢称作 干净能源

15、干净能源 目前液氢已用作火箭燃料目前液氢已用作火箭燃料;液氢或储氢合金贮存的氢液氢或储氢合金贮存的氢 气已用作汽车燃料气已用作汽车燃料 地球接收的太阳能地球接收的太阳能 （一年）（一年） 74万亿吨煤万亿吨煤 燃烧燃烧 能量能量 特点：特点： 极为丰富，又是清洁的、可再生极为丰富，又是清洁的、可再生 的能源的能源 光能光能热能热能 太阳炉太阳炉 太阳灶太阳灶 用于风帆助航、风力提水、农副产品加工、用于风帆助航、风力提水、农副产品加工、 风力发电、风力致热等风力发电、风力致热等 风能是一种流动空气产生的动能风能是一种流动空气产生的动能 全球风能全球风能 被利用被利用 人类对能源人类对能源 的全部

16、要求的全部要求 利用为牧区、海岛、哨所、高山气象站及偏利用为牧区、海岛、哨所、高山气象站及偏 远地区提供生活、生产用电远地区提供生活、生产用电 挥发成分含量高，易于着火燃烧，但体积挥发成分含量高，易于着火燃烧，但体积 松散，能量密度低松散，能量密度低 太阳能通过光合作用以生物的形态储存太阳能通过光合作用以生物的形态储存 的能量的能量 林产品下脚料、薪柴、秸秆、人畜粪便、林产品下脚料、薪柴、秸秆、人畜粪便、 水生作物、沼气和城市生活、生产中的废水生作物、沼气和城市生活、生产中的废 弃物等弃物等 研究方向研究方向: 定义：定义： 种类：种类： 特点：特点： （1）转换成气体燃料和液体燃料）转换成气

17、体燃料和液体燃料 （2）改进燃烧装置，提高燃烧热效率）改进燃烧装置，提高燃烧热效率 地热能地热能 ： 地球内部包含的热能，火山爆地球内部包含的热能，火山爆 发、地震和温泉都是地热能的表现形式。发、地震和温泉都是地热能的表现形式。 地球内部放出地球内部放出 （一小时）（一小时） 热热 量量 6000吨优质煤吨优质煤 燃烧燃烧 一般用于温室、育秧、育种、养一般用于温室、育秧、育种、养 鱼（见彩图利用地热养鱼）并将鱼（见彩图利用地热养鱼）并将 地下天然蒸汽和热水用于生产和地下天然蒸汽和热水用于生产和 生活。生活。 潮汐能潮汐能 ： 由潮汐涨落所产生的位能和由潮汐涨落所产生的位能和 动能称为潮汐能动能

18、称为潮汐能 主要用作水磨、水车、农副主要用作水磨、水车、农副 产品机械的动力和发电产品机械的动力和发电 用途：用途： 几种新能源优缺点的比较几种新能源优缺点的比较 太阳能太阳能 氢能氢能 风能风能 地热能地热能 能源能源 优缺点优缺点 优点优点缺点缺点 能量巨大、取之不尽，能量巨大、取之不尽， 用之不竭，无污染，用之不竭，无污染， 不需开发和运输不需开发和运输 成本较高，稳定性差成本较高，稳定性差 燃烧热值高，来源广燃烧热值高，来源广 泛，无污染泛，无污染 储存、运输困难储存、运输困难 能量巨大，无污染能量巨大，无污染不稳定性，成本较高不稳定性，成本较高 资源丰富，无污染，资源丰富，无污染， 开发成本低开发成本低 受地域限制较大受