学年人教版选修4 第1章第2节 燃烧热 能源 学案.docx

1、学年人教版选修4 第1章第2节 燃烧热 能源 学案第二节燃烧热能源课程目标核心素养建构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。 知 识 梳 理一、燃烧热1.定义101_kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。单位：kJ/mol，H0。2.意义例如：C2H2的燃烧热为1 299.6 kJ/mol，表示在101_kPa时，1_mol_C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出1 299.6 kJ的热量。【自主思考】1.(1)可燃物的物质的量发

2、生变化，其燃烧热变吗？(2)如何配平燃烧热的热化学方程式？提示(1)燃烧热指1 mol可燃物燃烧放出的热量，与可燃物的物质的量无关。(2)先把可燃物的系数定为1，再配平其他物质。二、能源1.定义能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。2.分类(1)化石燃料包括煤、石油、天然气，它们为非再生能源。(2)新能源主要有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等，是可再生能源。3.解决能源危机的方法开发新能源，节约现有的能源，提高能源的利用率。【自主思考】2.怎样能使燃料充分燃烧？提示要有足够的空气；燃料与空气有足够大的接触面积。效 果 自 测1.判断正误，正确的画“”

3、，错误的画“”。(1)1 mol碳在常温常压下燃烧所放出的热量为碳的燃烧热。()(2)燃烧热和中和热都是发生化学反应时放出的热量，故它们对应的H0。()(3)1 mol H2完全燃烧生成1 mol气态水所放出的热量称为氢气的燃烧热。()(4)化石燃料主要包括石油、煤和天然气，它们蕴藏无限，可以再生。()答案(1)(2)(3)(4)2.“能源分类相关图”如图所示，以下能源中符合图中的阴影部分的有_。煤炭石油潮汐能水能生物质能天然气太阳能风能沼气地热能海洋能核能答案探究、燃烧热的理解及计算【合作交流】1.燃烧热中生成稳定的氧化物指什么？提示指单质或化合物燃烧后生成的最稳定的氧化物。2.燃烧热如何表

4、示？提示(1)HQ kJ/mol；(2)燃烧热为Q kJ/mol。3.如何计算可燃物的燃烧热？提示燃烧热HkJ/mol。【点拨提升】1.对燃烧热的理解(1)反应条件：25 和101 kPa(书中给出的燃烧热数值均为此条件下测得)。(2)物质的燃烧热要求的是纯物质。(3)“完全燃烧生成稳定的氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的氧化物。完全燃烧时，下列元素要生成对应的氧化物：CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)。CCO不是完全燃烧；而SSO3，SO3不是燃烧产物；生成的水为液态不能是气态。例如，C燃烧的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJ/molC(s)O

5、2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/mol则C的燃烧热为393.5 kJ/mol，而不是110.5 kJ/mol。(4)文字叙述燃烧热时，用正值或H表示，例如，CH4的燃烧热为890.3 kJmol1或 H890.3 kJmol1。2.表示燃烧热的热化学方程式的书写燃烧热是以1 mol纯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，故在表示燃烧热的热化学方程式中常出现分数。例如，C8H18燃烧的热化学方程式为：2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11 036 kJ/mol，C

6、8H18的燃烧热为5 518 kJ/mol，而不是11 036 kJ/mol，表示其燃烧热的热化学方程式为：C8H18(l)O2(g)8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJ/mol。3.燃烧热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|，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。【特别提醒】在写热化学方程式时要分清是写可燃物燃烧的热化学方程式还是表示可燃物燃烧热的热化学方程式。【典题例证】以下几个热化学方程式，能表示燃烧热的热化学方程式是()A.C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1

7、B.C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1D.H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1解析A项，C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫燃烧热；B项，符合燃烧热的定义；C项，H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l)，但由于其反应热表示的是2 mol H2完全燃烧时的热量变化，故不是燃烧热；D项，参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反应热也不是H2的燃烧热。答案B【变式训练】已知3.0 g乙烷在常温下完全

8、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错误；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，B

9、错误；常温下水为液态，则C错误。答案D1.下列关于燃烧热的说法中正确的是()A.1 mol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 、1.01105 Pa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燃烧热是指在25 、1.01105 Pa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。答案 C2.下列有关能量转换的说法不正确的是()A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程D.植物通过光合作用将CO2

10、转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程解析C选项中，葡萄糖被氧化放出热量，化学能转化为热能，正确；D选项，应该是太阳能转化为化学能，不正确。答案D3.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

11、时的条件及生成水的状态不确定，1 mol H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，故错误；根据能量守恒定律可知D项正确。答案D4.已知25 、101 kPa下，碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、1 411.0 kJmol1、2 800 kJmol1，则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.C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(g) H1 411.0 kJmol1D. C6H12O6(s)3O2(g)=

12、3CO2(g)3H2O(l) H1 400 kJmol1解析A项中碳燃烧应生成CO2，A错；B、C项中H2O应为液态，且B为放热反应，H0，B、C错；D项中C6H12O6(s)燃烧热为2 800 kJmol1，则mol C6H12O6(s)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热为1 400 kJ，D正确。答案D5.已知下列两个热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l) H285.0 kJmol1C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l) H2 220.0 kJmol1(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ，则混

13、合气体中H2和C3H8的体积比为_。(2)已知：H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式：_。解析(1)设H2、C3H8的物质的量分别为n(H2)、n(C3H8)，则解得：n(H2)2.5 moln(C3H8)2.5 mol在相同p、T时，11。(2)由H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1则4 mol H2O(l)变为H2O(g)吸收热量为176 kJ，故C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)H2 044 kJmol1。答案(1)11(2)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g) H2 04

14、4 kJmol1课时作业1.关于能源，以下说法不正确的是()A.煤、石油、天然气等燃料属不可再生能源B.煤、石油、水煤气可从自然界直接获取，属一次能源C.太阳能是一次能源、新能源D.潮汐能来源于月球引力做功解析煤、石油、天然气等化石燃料蕴藏量有限，不可再生，最终将会枯竭，A正确；煤、石油等可从自然界直接获取，属一次能源，但水煤气是由焦炭与H2O(g)在高温下反应制取，属二次能源，B错误；太阳能既是一次能源又是新能源，C正确；潮汐能来自于月球引力，D正确。答案B2.“世界环境日”主题之一是促进物质的循环利用。有专家指出，可利用太阳能对燃烧产物如CO2、H2O、N2等进行处理，使它们重新组合，实现

15、如图所示的转化。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为()A.化学能 B.热能C.生物能 D.电能解析图中由CO2、H2O、N2转化为CH4、CH3OH、NH3是在太阳能的作用下完成的，由转化关系可知太阳能最终以热能形式释放出来。答案B3.氢气是一种很有前途的能源物质。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.用焦炭和水制取水煤气后分离出氢气C.用Fe跟HCl反应制取氢气D.由热电站提供电力，电解水产生氢气解析用焦炭为原料生成H2，要消耗大量焦炭，只能解决能源利用问题，不能解决能源紧缺问题，B错；热电站需要消耗煤炭，冶炼铁也要消耗煤炭，并且能量在转化过程中都

16、有损失，这都不是最理想的途径，D错；地球上水的储量巨大，太阳能取之不尽，所以A是最理想的制氢途径。答案A4.下列关于2C4H10(g)13O2(g)=8CO2(g)10H2O(l) H5 800 kJmol1的叙述中错误的是()A.该反应的反应热为H5 800 kJmol1，是放热反应B.该反应的H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 、101 kPa下，2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5 800 kJD.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5 800 kJmol1解析根据燃烧热的定义，丁烷的物质的量应为1 mol，故题中方

17、程式不能表示丁烷的燃烧热的热化学方程式，由题中方程式可知丁烷燃烧热为2 900 kJmol1，再根据热化学方程式的书写注意事项及意义可知，A、B、C正确，D错误。答案D5.下列关于反应热的描述中正确的是()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H2283.0 kJmol1C.反应热有正、负之分，燃烧热H全部是正值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解析中和热是以生成1 mol H2

18、O(l)作为标准的，因此A不正确；燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此B正确，D不正确；燃烧热H都是负值，C不正确。答案B6.下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ，101 kPa)：C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2 878 kJmol1C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)H2 658 kJmol1C4H10(g)O2(g)=4CO(g)5H2O(l)H1 746 kJmol1C4H10(g)O2(g)=4CO(g)5H2O(g)H1 526 kJmol1由此判断，正丁烷的燃烧热H为()A.2 878 kJm

19、ol1 B.2 658 kJmol1C.1 746 kJmol1 D.1 526 kJmol1解析燃烧热是指在25 、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。因此正丁烷完全燃烧产物应为CO2(g)和H2O(l)，所以正丁烷的燃烧热为H2 878 kJmol1。答案A7.已知在一定条件下，CO的燃烧热为283 kJmol1，CH4的燃烧热为890 kJmol1，由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为()A.2 912 kJ B.2 953 kJC.3 236 kJ D.3 867 kJ解析1 mol CO完全燃烧放出

20、的热量为1 mol283 kJmol1283 kJ，3 mol CH4完全燃烧放出的热量为3 mol890 kJmol12 670 kJ，释放的总热量为283 kJ2 670 kJ2 953 kJ。答案B8.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 kJC.550 kJ D.1 108 kJ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

21、 kJ。答案A9.下列热化学方程式书写正确的是(H的绝对值均正确)()A.C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJmol1(燃烧热)B.NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)C.S(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJmol1(反应热)D.2NO2=O22NOH116.2 kJmol1(反应热)解析A中表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，水应为液态，错误；B中中和反应为放热反应，错误；D中各物质均未注明状态，错误。答案C10.已知25 、101 kPa时，乙烯和乙炔(C2H2)燃烧热的热化

22、学方程式分别为C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1 411 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 300 kJmol1，又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。据此，下列说法不正确的是()A.物质的燃烧热热值越大，火焰温度越高B.相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少C.25 、101 kPa时，1 mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量小于1 411 kJD.乙烷(C2H6)的燃烧热H异丁烷C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g) H1 560.8 kJmol1D.相同质量的烷烃

23、，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多解析由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2甲基丁烷的燃烧热略大些，A正确；正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，1 mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol异丁烷完全燃烧放出的热量多，即1 mol正丁烷与O2反应时断键所吸收的能量比1 mol异丁烷与O2反应时断键所吸收的能量少，从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷；C项中的H3 121.6 kJmol1且H2O应为液态；D项1 g CH4燃烧放出55.69 kJ的热量，1 g C2H6燃烧放出52.03 kJ的热量，D项错误。答案A12.(1)1.00 L 1.0

24、0 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_，表示其中和热的热化学方程式_。(2)在25 、101 kPa时，1.00 g C6H6(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出41.8 kJ的热量，C6H6的燃烧热为_ kJmol1，该反应的热化学方程式为_。解析(1)中和热以生成1 mol H2O(l)为标准，而1.00 L 1.00 molL1 H2SO4溶液与2.00 L 1.00 molL1 NaOH溶液反应生成2.00 mol H2O(l)，故该反应的中和热为57.3 kJmol1。书写表示燃

25、烧热与中和热的热化学方程式时，必须体现燃烧热与中和热的研究标准。(2)1 mol C6H6(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量：41.878 kJ3 260.4 kJ，热化学方程式为C6H6(l)O2(g)=6CO2(g)3H2O(l)H3 260.4 kJmol1。答案(1)57.3 kJmol1H2SO4(aq)NaOH(aq)= Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(2)3 260.4C6H6(l)O2(g)=6CO2(g)3H2O(l)H3 260.4 kJmol113.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

26、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，丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 220.0 kJmol1，已知CO气体燃烧热的热化学方程式为CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.57 kJmol1，则相同物质的量的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)H571.6 kJmol1，计算相同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量之比约为_。(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是_。解析相同物质的量的C3H8、CO燃烧产生的热量之比为2 220.0 kJmol1282.57 kJmol17.91；相同质量的氢气、丙烷燃烧产生的热量之比为2.81。答案(1)CH2O(g) COH2(2)7.91(3)2.81(4)H2来源丰富；产物不污染环境，可以反复使用；不产生CO2，不会引起温室效应14.科学家预测“氢能”将是未来最