学年高中化学人教版选修4教案第1章 第2节 燃烧热 能源 Word版含答案.docx

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学年高中化学人教版选修4教案第1章第2节燃烧热能源Word版含答案

第二节　燃烧热　能源

1．掌握燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的计算。

2．了解资源、能源是当今社会的重要热点问题。

3．常识性了解使用化石燃料的利弊及新能源的开发。

　燃烧热

[基础·初探]

教材整理1　燃烧热

1．定义

25℃、101kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。

2．单位及符号

单位为kJ·mol－1，ΔH<0。

3．意义

25℃、101kPa时甲烷的燃烧热ΔH＝－890.31kJ·mol－1，热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.31kJ·mol－1。

说明：

1mol甲烷完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）时放出890.31kJ的热量。

教材整理2　燃烧热的热化学方程式

已知25℃、101kPa时下列物质的燃烧热：

序号

名称

化学式

ΔH/（kJ/mol）

①

苯

C6H6（l）

－3267.5

②

一氧化碳

CO（g）

－283.0

③

乙醇

C2H5OH（l）

－1366.8

④

乙烯

C2H4（g）

－1411.0

⑤

乙炔

C2H2（g）

－1299.6

⑥

丙烷

C3H8（g）

－2219.9

试写出表示上述物质燃烧热的热化学方程式。

①_____________________________________________________________。

②_____________________________________________________________。

③_____________________________________________________________。

④_____________________________________________________________。

⑤_____________________________________________________________。

⑥_____________________________________________________________。

【答案】　①C6H6（l）＋

O2（g）===6CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－3267.5kJ/mol

②CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ/mol

③C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－1366.8kJ/mol

④C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－1411.0kJ/mol

⑤C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）

ΔH＝－1299.6kJ/mol

⑥C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－2219.9kJ/mol

[探究·升华]

[思考探究]

已知乙烷燃烧的热化学方程式如下：

（1）2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（l）

ΔH＝－3119.6kJ/mol

（2）C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1427.8kJ/mol

（3）C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－1559.8kJ/mol

问题思考：

1．表示乙烷燃烧热的热化学方程式是哪项？

【提示】　第（3）项。

2．对于不能表示乙烷燃烧热的热化学方程式，说明理由。

【提示】　

（1）中C2H6（g）的物质的量是2mol，

（2）中水为气态。

3．标准状况下，5.6LC2H6完全燃烧后恢复至常温，放出多少热量？

【提示】　n（C2H6）＝

＝0.25mol，放出热量为：

1559.8kJ/mol×0.25mol＝389.95kJ。

[认知升华]

1．燃烧热的三要素

燃烧热

2．书写或判断表示燃烧热的热化学方程式要做到“四看”

一看可燃物的化学计量数是否为1。

二看碳元素完全燃烧生成的氧化物是否为CO2（g）。

三看氢元素完全燃烧生成的氧化物是否为H2O（l）。

四看ΔH是否为“—”及单位是否正确。

3．燃烧热的计算

（1）已知燃烧热（ΔH），求反应放出的热量（Q放），Q放＝n（可燃物）×|ΔH|。

（2）已知一定物质的量的可燃物完全燃烧放出的热量（Q放），求该物质的燃烧热（ΔH）：

ΔH＝－

。

4．燃烧热的描述

语言表述——H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1；符号表示——ΔH＝－285.8kJ·mol－1。

[题组·冲关]

题组1　燃烧热的概念及判断

1．下列各组物质的燃烧热相等的是（　　）

A．碳和一氧化碳

B．1mol碳和3mol碳

C．3mol乙炔和1mol苯

D．淀粉和纤维素

【解析】　A、C两组均为不同物质，故燃烧热不相等；燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，故B正确；D中淀粉和纤维素都可以表示为（C6H10O5）n，但n不同，燃烧热不同。

【答案】　B

2．已知：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1，下列说法正确的是（　　）

【导学号：

29910007】

A．CO的燃烧热为－283kJ·mol－1

B．CO的燃烧热为566kJ·mol－1

C．CO的燃烧热ΔH＝－283kJ·mol－1

D．下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系

【解析】　CO的燃烧热为283kJ·mol－1，D图中的量标示错误。

【答案】　C

题组2　燃烧热的热化学方程式的书写和判断

3．下列说法正确的是（　　）

A．已知C2H6的燃烧热为1090kJ·mol－1，则C2H6燃烧的热化学方程式为：

C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）　ΔH＝－1090kJ·mol－1

B．已知2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1，则CO的燃烧热ΔH＝－283kJ

C．测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后终止温度

D．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1molH2O（l）时也放出57.3kJ的热量

【解析】　已知C2H6的燃烧热为1090kJ·mol－1，则C2H6燃烧的热化学方程式为：

C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1090kJ·mol－1，故A错误；已知2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1，则CO的燃烧热ΔH＝－283kJ·mol－1，故B错误；测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后最高温度，故C正确；在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，由于醋酸是弱电解质，电离吸热，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1molH2O（l）时放出的热量小于57.3kJ，故D错误。

【答案】　C

4．1g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量，表示H2燃烧热的热化学方程式的是（　　）

A．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1

B．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝－285.8kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1

D．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝＋285.8kJ·mol－1

【解析】　计算出1molH2燃烧放出的热量，写热化学方程式时，注意H2、O2和H2O的聚集状态以及ΔH的符号、单位等。

【答案】　A

题组3　有关燃烧热的计算

5．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283kJ·mol－1，CH4的燃烧热为890kJ·mol－1，由1molCO和3molCH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为（　　）

A．2912kJB．2953kJ

C．3236kJD．3867kJ

【解析】　1molCO完全燃烧放出的热量为1mol×283kJ·mol－1＝283kJ。

3molCH4完全燃烧放出的热量为3mol×890kJ·mol－1＝2670kJ。

释放的总热量为283kJ＋2670kJ＝2953kJ。

【答案】　B

6．已知下列两个热化学方程式：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－2220kJ·mol－1

请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题：

（1）H2的燃烧热为________，C3H8的燃烧热为_________________________。

（2）1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________。

（3）现有H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是______________________________________。

【解析】　

（1）根据燃烧热的概念知H2、C3H8的燃烧热分别为

285.8kJ·mol－1、2220kJ·mol－1。

（2）燃烧释放的总热量的计算式为Q放＝1mol×285.8kJ·mol－1＋2mol×2220kJ·mol－1＝4725.8kJ。

（3）设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有：

解得n1＝

mol　n2＝

mol

在相同p、T时，V（H2）∶V（C3H8）＝n（H2）∶n（C3H8）＝3∶1

【答案】　

（1）285.8kJ·mol－1　2220kJ·mol－1

（2）4725.8kJ　（3）3∶1

能　源

[基础·初探]

教材整理　

1．定义：

能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、流水、风力、潮汐以及柴草等。

2．化石燃料

化石燃料包括煤、石油和天然气。

特点：

①蕴藏量有限，不能再生；②利用率低；③污染环境。

解决问题措施与对策：

①提高使用效率；②节约现有能源；③开发新能源。

3．新能源

（1）新能源包括太阳能、氢能、地热能、风能、生物质能、海洋能等。

（2）特点：

资源丰富，可再生，无污染或污染少。

4．解决能源危机的方法

节约现有的能源，开发新能源，提高能源的利用率。

[探究·升华]

[思考探究]

材料1

我国能源状况

能源种类

我国目前已探明的储量

在世界所占地位

煤

1100亿吨

世界人均值的1/2

石油

32.6亿吨

世界人均值的1/10

铀

仅够4000万千瓦核电站运行30年

—

水能

3.7亿千瓦（年发电量19000亿度）

世界首位，但人均值不高

材料2　21世纪，人类所面临的最严重的问题就是能源紧缺和环境污染的问题。

大规模开发和利用太阳能，将会满足人类对大量能源的需求。

其中，家庭用太阳能是目前科学家研究的一个重要课题。

另外，氢能也是一种理想的、极有前途的二次能源。

地热能、风能、潮汐能也有了一定程度的应用。

问题思考：

（1）从不同的角度对上述涉及的能源进行分类，完成下表。

分类依据

种类

举例

来源

来自太阳辐射

煤、石油、太阳能、风能

来自地球内部

铀、水能

来自天体吸引

潮汐能

转换过程

一次能源

太阳能、煤、石油、风能

二次能源

氢能

利用历史

常规能源

煤、石油、水能

新能源

太阳能、铀、风能

性质

可再生能源

水能、太阳能、风能、潮汐能

不可再生能源

煤、石油、铀

（2）我国目前使用的主要是化石燃料，即常规能源，储量比较丰富，但人均值不高且能源利用率较低，其使用对环境的影响日益严峻。

科学家预测氢能将是未来最理想的新能源。

试分析为什么氢能将是未来最理想的新能源？

（答两条即可）

【提示】　1.来源丰富；2.无污染，环保。

[认知升华]

1．能源

2．新能源的特点

新能源

优点

缺点

太阳能

能量巨大、清洁、充足，不需要开采

能量密度低、开发成本高、稳定性差

氢能

燃烧热值高、资源丰富、无毒、无污染

储存、运输困难

地热能

蕴藏量丰富

正在开发之中

风能

能量巨大

不稳定，受地区、季节、气候影响甚大

[题组·冲关]

题组1　能源的分类

1．下列燃料中，不属于化石燃料的是（　　）

A．煤　　　　　B．石油

C．天然气D．水煤气

【解析】　化石燃料指自然界中现有的能源，不能再生。

煤、石油、天然气均为化石燃料，水煤气可再生，不属于化石燃料。

【答案】　D

2．21世纪人类正由“化石能源时代”逐步向“多能源时代”过渡，下列不属于新能源的是（　　）

A．电力B．核能

C．太阳能D．氢能

【解析】　新能源主要包括核能、地热能、潮汐能、氢能、太阳能、风能等。

【答案】　A

3．绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一次能源中的水能、地热能、天然气等，二次能源中的电能、氢能等。

下列能源属于绿色能源的是（　　）

①太阳能　②风能　③石油　④煤　⑤潮汐能

⑥木材

A．①②③B．③④⑤

C．④⑤⑥D．①②⑤

【答案】　D

题组2　能源的开发利用

4．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”（包括风能、生物质能等太阳能的转换形态），届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。

下列说法不正确的是（　　）

A．煤、石油和天然气都属于碳素燃料

B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应

C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能

D．目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明

【解析】　煤、石油和天然气都属于化石燃料，含有碳元素，因此也可称为碳素燃料，A正确；发展太阳能经济，就可以减少在发展经济过程中因大量使用化石燃料产生二氧化碳等温室效应气体的排放，因此有助于减缓温室效应，B正确；太阳能电池通过特殊的材料可将太阳能直接转化为电能，C正确；菠菜中的蛋白质是绿色植物，菠菜通过光合作用产生的，因此目前研究菠菜蛋白质“发电”也属于“太阳能文明”，D错误。

【答案】　D

5．某公司拟在太空建立巨大的激光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢，其反应可表示为：

2H2O

2H2↑＋O2↑。

有下列几种说法：

①水分解的反应是放热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善生存条件；③使用氢气作燃料有助于控制温室效应；④氢气是一次能源。

其中叙述正确的是（　　）

A．①②B．③④

C．②③D．①②③④

【解析】　①水分解吸收能量，属于吸热反应；②中措施能减少空气中的CO2，能减缓温室效应；③使用H2作燃料能减少CO2的排放；④氢气是二次能源。

【答案】　C

6．“天宫二号”顺利升空，标志着中国的航天技术又上新高度。

（1）发射“天宫二号”的运载火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧，这种推进剂的优点是___________________________________________________

______________________________________________________________；

____________________________________________________。

（请写两条）

（2）下列是298K时，氢气（H2）、碳（C）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）燃烧的热化学方程式：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

C（g）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）

ΔH＝－5518kJ·mol－1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是________，通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是________（保留1位小数）。

【导学号：

51182003】

【解析】　

（1）H2的密度小，相同质量的H2比其他燃料燃烧放出的热量多，产物H2O不对大气造成污染。

（2）根据各物质燃烧的燃烧热数据可算出，等质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，H2放出热量最多。

等质量的H2和C燃烧产生的热量比为：

285．8∶（393.5×

）＝4.4∶1。

【答案】　

（1）相同质量时，氢气放出的热量多　产物为水，无污染（其他合理答案均可）　

（2）H2　4.4∶1

学业分层测评（三）

（建议用时：

45分钟）

[学业达标]

1．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（　　）

A．风力发电　B．太阳能发电　

C．火力发电D．潮汐能发电

【解析】　火力发电以煤作为燃料，煤属于化石燃料。

【答案】　C

2．下列说法正确的是（　　）

A．乙烯完全燃烧时，放出的热量为乙烯的燃烧热

B．在25℃、101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热

C．由2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1，可知CO的燃烧热为283kJ·mol－1

D．乙炔的燃烧热为1299.6kJ·mol－1，则2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（g）反应的ΔH＝－2599.2kJ·mol－1

【解析】　理解燃烧热的概念，一是注意可燃物的用量为1mol纯物质；二是注意反应的程度，完全燃烧并生成稳定的氧化物，如C生成CO2（g），S生成SO2（g），H生成H2O（l）。

选项A没有指明乙烯的物质的量为1mol，且没说明水的聚集状态；选项B中没有指明1mol碳完全燃烧生成CO2；选项D中热化学方程式的生成物水应为液态，反应热ΔH与其不对应。

【答案】　C

3．根据热化学方程式：

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－297.23kJ·mol－1，分析下列说法中不正确的是（　　）【导学号：

51182004】

A．S的燃烧热为297.23kJ·mol－1

B．S（g）＋O2（g）===SO2（g）放出的热量大于297.23kJ

C．32gS（g）完全燃烧放出的热量小于297.23kJ

D．形成1molSO2的化学键所释放的总能量大于断裂1molS（s）和1molO2（g）的化学键所吸收的总能量

【解析】　32gS（g）比32gS（s）所具的能量高，故32gS（g）完全燃烧放出的热量大于297.23kJ。

【答案】　C

4．下列图示关系不正确的是（　　）

【解析】　燃烧热和中和热均属于反应热，两者是并列关系，A项正确；一次能源和二次能源是并列关系，而非交叉关系，B项错误；氧化还原反应既有放热反应又有吸热反应，非氧化还原反应也是既有放热反应又有吸热反应，C项正确；根据能源的分类及关系可知D项正确。

【答案】　B

5．对于2C4H10（g）＋13O2（g）===8CO2（g）＋10H2O（l）；ΔH＝－5800kJ·mol－1的叙述中不正确的是（　　）

A．该反应的反应热为ΔH＝－5800kJ·mol－1，是放热反应

B．该反应的ΔH与各物质的状态有关，与化学计量数也有关

C．该式的含义为：

25℃、101kPa下，2molC4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ

D．该反应为丁烷燃烧的热化学方程式，由此可知丁烷的燃烧热为5800kJ·mol－1

【解析】　D项考查燃烧热的概念，必须为1mol物质完全燃烧，生成稳定氧化物放出的热量。

【答案】　D

6．据悉，运载火箭的燃料通常为偏二甲基肼（

）。

已知1.5g偏二甲基肼完全燃烧放出50kJ热量，则偏二甲基肼的燃烧热为（　　）

A．1000kJ·mol－1　　　　　B．1500kJ·mol－1

C．2000kJ·mol－1D．3000kJ·mol－1

【解析】　由偏二甲基肼的摩尔质量为60g/mol得：

n＝

＝

mol

所以1mol偏二甲基肼燃烧时放出的热量为

＝2000kJ·mol－1，即燃烧热为2000kJ·mol－1。

【答案】　C

7．家用液化气的主要成分之一是丁烷，当1.0kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量为5×104kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式：

_______

________________________________________________________________，

丁烷的燃烧热为________kJ·mol－1。

已知1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量，C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

【解析】　1kg丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时，放出的热量为5×104kJ，则1mol丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为：

kJ＝2900kJ，故丁烷燃烧的热化学方程式为：

C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）　ΔH＝－2900kJ·mol－1，丁烷的燃烧热为2900kJ·mol－1。

当丁烷燃烧生成的5mol液态水变为气态水时，需吸收5mol×44kJ·mol－1＝220kJ的热量，故C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（g）的ΔH＝－2900kJ·mol－1＋220kJ·mol－1＝－2680kJ·mol－1。

【答案】　C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）　ΔH＝－2900kJ·mol－1　2900　－2680

[能力提升]

8．一些烷烃的燃烧热如下表：

化合物

燃烧热

/kJ·mol－1

化合物

燃烧热

/kJ·mol－1

甲烷

891.0

正丁烷

2878.0

乙烷

1560.8

异丁烷

2869.6

丙烷

2221.5

2甲基丁烷

3531.3

下列表达正确的是（　　）

A．正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol－1

B．稳定性：

正丁烷>异丁烷

C．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1560.8kJ·mol－1

D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越