高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第2節(jié) 燃燒熱 能源課件 新人教版選修4.ppt

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成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,化學(xué)反應(yīng)與能量,第一章,第二節(jié) 燃燒熱 能源,第一章,有一副很有趣的對(duì)聯(lián)，上聯(lián)是“桶漏船漏桶漏桶干船漏滿”，下聯(lián)是“吹燈吹灶吹燈燈滅灶吹燃”。同學(xué)們思考為什么燈一吹會(huì)滅而灶會(huì)越吹越旺呢？這里面隱含了怎樣的科學(xué)道理？,熱氣球的動(dòng)力就是燃燒器，沒(méi)有方向舵，它的運(yùn)動(dòng)方向必須是隨風(fēng)而行。不同高度、不同時(shí)間、不同地點(diǎn)風(fēng)向都是不一樣的，想調(diào)整方向就需尋找不同的風(fēng)層。熱氣球的升和降與球體內(nèi)氣溫有關(guān)，球體內(nèi)氣溫高，氣球浮力增大，氣球就上升，球體內(nèi)空氣溫度下降，球體產(chǎn)生的浮力小于球體自身和所載物體的重力之和，氣球就開(kāi)始下降。熱氣球燃燒器的燃料通常為液化氣，其成分為丙烷和丁烷，已知每摩爾丙烷完全燃燒生成液態(tài)水放出2 219. 9 kJ的熱量，你能寫(xiě)出丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式嗎？,權(quán)威部門(mén)的最新測(cè)算顯示，我國(guó)能源利用率為33%，與世界先進(jìn)水平相差10個(gè)百分點(diǎn)，礦產(chǎn)資源利用率為40%～50%。例如，1994年我國(guó)1 000美元GDP耗煤2.041標(biāo)噸，是日本的13.7倍，德、意、法的8.7倍，美國(guó)的4.6倍，印度的1.9倍，世界平均水平的4. 71倍。如此巨大的資源、能源消耗，不僅造成了極大的浪費(fèi)，而且也成為環(huán)境污染的主要來(lái)源。 你對(duì)能源了解嗎？請(qǐng)讓我們一起走進(jìn)教材《第二節(jié) 燃燒熱 能源》,●新知導(dǎo)學(xué),25℃、101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量,kJ/mol,1 mol可燃物,完全,穩(wěn)定,不是,沒(méi)有完全燃燒，生成的CO還可以繼續(xù)燃燒,是,液態(tài)水在此狀態(tài)下是穩(wěn)定的化合物,能提供能量的自然資源,化石燃料(煤、石油、天然氣)、陽(yáng)光、風(fēng)力、流水、潮汐、柴草,經(jīng)濟(jì),科學(xué)技術(shù),1．書(shū)寫(xiě)燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，如何確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)？ 提示：燃燒熱是以1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量來(lái)定義的，因此在書(shū)寫(xiě)它的熱化學(xué)方程式時(shí)，以燃燒1 mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。,●自主探究,2．乙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式表示為： 2C2H6(g)＋5O2(g)===6H2O(g)＋4CO(g) ΔH1＝－1 559.8 kJmol－1，對(duì)嗎？ 提示：不對(duì)，錯(cuò)誤有三處，乙烷的化學(xué)計(jì)量數(shù)應(yīng)是1；C原子的燃燒產(chǎn)物應(yīng)是CO2(g)；H原子的燃燒產(chǎn)物應(yīng)是H2O(l)。,1．對(duì)燃燒熱的正確理解 (1)燃燒熱是反應(yīng)熱的一種，其ΔH0。 (2)101 kPa時(shí)，純凈可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物，如C 完全燃燒應(yīng)生成CO2 (g)，而不是CO，因CO可繼續(xù)燃燒生成CO2，并放出能量。 完全燃燒時(shí)，下列物質(zhì)要生成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定氧化物： C―→CO2(g)、H2―→H2O(l)、S―→SO2(g)。,燃燒熱的正確理解及其與中和熱的異同比較,●教材點(diǎn)撥,溫馨提示：“燃燒熱的熱化學(xué)方程式”與“燃燒的熱化學(xué)方程式”的書(shū)寫(xiě)不同。寫(xiě)燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)可燃物必須為1 mol。燃燒的熱化學(xué)方程式不強(qiáng)調(diào)可燃物的物質(zhì)的量，可為任意值。,2．燃燒熱與中和熱的比較,溫馨提示：“中和熱的熱化學(xué)方程式”與“中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式”的書(shū)寫(xiě)不同，書(shū)寫(xiě)中和熱的熱化學(xué)方程式時(shí)生成的水必須為1 mol，書(shū)寫(xiě)中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式時(shí)生成的水的量可為任意值。,(2015東北師大附中檢測(cè))下列熱化學(xué)方程式能正確表示物質(zhì)燃燒熱的是( ),●典例透析,【解析】 選項(xiàng)A不是燃燒反應(yīng)，且燃燒熱都應(yīng)是負(fù)值，A不正確。選項(xiàng)B為碳的不完全燃燒，生成的CO不是穩(wěn)定的化合物，B不正確。選項(xiàng)D中生成的H2O是氣態(tài)，不是液態(tài)，不符合燃燒熱的概念要求，D不正確。 【答案】 C,1．(2015莆田高二檢測(cè))已知反應(yīng)：①25 ℃、101 kPa時(shí)，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJmol－1，②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJmol－1。下列說(shuō)法正確的是( ) A．碳的燃燒熱大于110.5 kJ/mol B．①的反應(yīng)熱為221 kJ/mol C．稀H2SO4與稀NaOH溶液反應(yīng)的反應(yīng)熱為－57.3 kJ/mol D．稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水，放出57.3 kJ/mol的熱量,●變式訓(xùn)練,解析：A項(xiàng)，該熱化學(xué)方程式表明了25 ℃、101 kPa時(shí)，2 mol碳不完全燃燒生成一氧化碳時(shí)的反應(yīng)熱為－221 kJmol－1；根據(jù)等物質(zhì)的量的可燃物完全燃燒放出的熱量比不完全燃燒放出的熱量大，推理得出碳的燃燒熱大于110.5 kJmol－1，A項(xiàng)正確。B項(xiàng)錯(cuò)誤的原因是混淆了反應(yīng)熱和燃燒熱的概念。C項(xiàng)錯(cuò)誤的原因是混淆了反應(yīng)熱和中和熱的概念。D項(xiàng)，醋酸是弱酸，電離要吸收熱量，因此發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放出的熱量小于57.3 kJ。正確答案為A。 答案：A,1．能源的含義 凡是能提供某種形式能量的資源，統(tǒng)稱(chēng)為能源。它是人類(lèi)取得能量的來(lái)源，包括已開(kāi)采出來(lái)的可供使用的自然資源與經(jīng)過(guò)加工或轉(zhuǎn)移的能量的來(lái)源。,能源概述,●教材點(diǎn)撥,2．能源的分類(lèi) (1)一級(jí)能源和二級(jí)能源 ①一級(jí)能源：從自然界直接取得的天然能源，如原煤、原油、水等； ②二級(jí)能源：一級(jí)能源經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換后獲得的能源，如氫能等。,(2)常規(guī)能源與新能源 ①常規(guī)能源：在一定歷史時(shí)期和科學(xué)技術(shù)水平下，已被人們廣泛利用的能源，如煤、石油、天然氣、水能等； ②新能源：隨著科技的不斷發(fā)展，才被人類(lèi)采用先進(jìn)的方法加以利用的古老能源以及新發(fā)展的利用先進(jìn)技術(shù)所獲得的能源。如核能、太陽(yáng)能、海洋能等。 (3)可再生能源和不可再生能源 ①可再生能源：可連續(xù)再生、永久利用的一次能源，如水能、風(fēng)能等； ②不可再生能源：經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的、短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源，如煤、石油、天然氣等。,溫馨提示：(1)化石燃料的缺點(diǎn)：蘊(yùn)藏量有限，不能再生，利用率低，污染環(huán)境。 (2)氫能的優(yōu)點(diǎn)：燃燒熱值高、資源豐富、無(wú)毒、無(wú)污染。 (3)燃料充分燃燒的條件：有足夠的空氣；有足夠大的接觸面積。,3．能源的開(kāi)發(fā)利用 ①我國(guó)目前使用的能源主要是化石燃料，包括煤、石油、天然氣等，屬不可再生能源，并且能源利用率極低，我國(guó)正面臨能源危機(jī)。 ②應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的方法是開(kāi)源節(jié)能，一要提高能源利用率，二要開(kāi)發(fā)新能源。加強(qiáng)科技投入，提高管理水平，科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)是節(jié)能的重要措施；開(kāi)發(fā)和探索新能源是開(kāi)源的重要措施。,③太陽(yáng)能能量巨大，取之不盡，用之不竭，清潔無(wú)污染，不需開(kāi)采和運(yùn)輸。缺點(diǎn)是能量密度小，受地域和季節(jié)的影響大。 ④氫能有三大優(yōu)點(diǎn)，一是單位質(zhì)量的燃燒熱值高，二是資源豐富，三是無(wú)毒、無(wú)污染。缺點(diǎn)是儲(chǔ)存、運(yùn)輸困難。 ⑤地?zé)崮芴N(yùn)藏豐富，已被應(yīng)用。 ⑥風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，風(fēng)能能量巨大，缺點(diǎn)是具有不穩(wěn)定性，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響較大。,4．能源之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,,(2015貴州六盤(pán)水市檢測(cè))能源是人類(lèi)生存和發(fā)展的重要支撐因素。常規(guī)能源(煤、石油、天然氣等)日益減少，促使人們?nèi)パ芯刻岣吣茉吹睦寐屎烷_(kāi)發(fā)新能源(如太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能等)。,●典例透析,(1)為減少污染，提高燃料利用率，下列措施可以達(dá)到目的的是( ) A．將城市居民燃煤改為使用氣體燃料 B．若將原來(lái)燒天然氣的灶具改燒液化石油氣，應(yīng)增大空氣進(jìn)入量和減少液化石油氣的進(jìn)入量 C．研制燃料電池 D．在農(nóng)村大力發(fā)展沼氣,【解析】 第(2)問(wèn)由①2＋②＋③可得：2H2O===2H2＋O2，其中H2可作新能源。 【答案】 (1)A、B、C、D (2)H2 ①單位質(zhì)量產(chǎn)熱值高 ②燃燒產(chǎn)物只有水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染 ③原料來(lái)源(水)較為豐富,2．(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)城市使用的燃料，現(xiàn)大多用煤氣、液化石油氣。煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣的混合氣，它由煤炭與水(蒸氣)反應(yīng)制得，故又稱(chēng)水煤氣。 (1)試寫(xiě)出制取水煤氣的主要化學(xué)方程式：___________ ______________________________________________。 (2)液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為： C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 219.9 kJmol－1,●變式訓(xùn)練,點(diǎn)評(píng)：隨著能源問(wèn)題的日益突出，能源已成為社會(huì)的熱點(diǎn)，有關(guān)能源的試題也將成為今后命題的重點(diǎn)。利用新科技，從能源問(wèn)題切入，從不同角度設(shè)問(wèn)，全面考查學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是將來(lái)高考中的熱點(diǎn)。,1．下列圖示關(guān)系不正確的是( ),,解析：燃燒熱和中和熱均屬于反應(yīng)熱，二者是并列關(guān)系，A項(xiàng)正確；一次能源和二次能源是并列關(guān)系，而非交叉關(guān)系，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氧化還原反應(yīng)既有放熱反應(yīng)又有吸熱反應(yīng)，非氧化還原反應(yīng)也是既有放熱反應(yīng)又有吸熱反應(yīng)，C項(xiàng)正確；根據(jù)能源的分類(lèi)及關(guān)系可知，D項(xiàng)正確。 答案：B,2．(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)下列關(guān)于燃燒熱的說(shuō)法中正確的是( ) A．1 mol物質(zhì)燃燒所放出的熱量 B．常溫下，可燃物燃燒放出的熱量 C．在1.01105Pa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量 D．燃燒熱隨化學(xué)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)的改變而改變,【答案】 C,解析：根據(jù)燃燒熱的定義，碳完全燃燒生成的穩(wěn)定氧化物應(yīng)是CO2，而不是CO；B中ΔH應(yīng)為－571.6 kJ/mol；C中應(yīng)生成液態(tài)水才能與－890.3 kJ/mol相對(duì)應(yīng)，故A、B、C都錯(cuò)，應(yīng)選D。 答案：D,4．化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，常常伴有能量的變化。這種能量的變化常以熱量的形式表現(xiàn)出來(lái)，叫做反應(yīng)熱。由于反應(yīng)熱的情況不同，反應(yīng)熱可以分為許多種，如燃燒熱和中和熱等。 (1)下列ΔH表示物質(zhì)燃燒熱的是________；表示物質(zhì)中和熱的是________。(填“ΔH1”“ΔH2”或“ΔH3”等) A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1 B．C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3,D．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4 E．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH5 F．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH6 G．2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH7 (2)根據(jù)2.00 g C2H2氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體，放出99.6 kJ的熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________。,5．(2015南京師大附中檢測(cè))(1)在101 kPa時(shí)，4 g硫粉在氧氣中完全燃燒生成二氧化硫，放出27 kJ熱量，硫的燃燒熱ΔH為_(kāi)_______，硫燃燒的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______ ______________。 (2)在101 kPa時(shí)，氫氣在1 mol氧氣中完全燃燒，生成2 mol液態(tài)水，放出571.6 kJ的熱量，氫氣的燃燒熱ΔH為_(kāi)_______，表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________ ___________________。,理想能源——太陽(yáng)能 當(dāng)化石燃料逐漸耗盡，溫室效應(yīng)和酸雨越來(lái)越嚴(yán)重時(shí)，人們需要尋找理想的新能源。太陽(yáng)能是人類(lèi)最理想的能源。通過(guò)輻射，太陽(yáng)向地表輸送大約1.051020kW/h的能量，約相當(dāng)于人類(lèi)目前每年耗能總量的15 000倍，并且可以持續(xù)幾十億年以上。但是，由于它具有到達(dá)地表的程度低、間歇性以及地區(qū)上的差異等問(wèn)題，至今未能廣泛地開(kāi)發(fā)利用。利用太陽(yáng)能最有效的途徑是太陽(yáng)能的化學(xué)轉(zhuǎn)化和貯存，包括太陽(yáng)能電池的研究和陽(yáng)光催化分解水制氫。而其中最引人注目的是利用太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)氫能源。利用太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)氫能源的最大課題是通過(guò)光分解水制氫，光分解水制氫氣的基本反應(yīng)為：2H2O===2H2↑＋O2↑。,由于水非常穩(wěn)定，故無(wú)論是采用加熱直接分解，還是熱化學(xué)法，都需要耗費(fèi)相當(dāng)大的能量。因此人們考慮在常溫、常壓的溫和條件下，通過(guò)太陽(yáng)能來(lái)分解水。如果能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，無(wú)疑具有劃時(shí)代的意義。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是催化劑的研制，一旦成功，人們只要在汽車(chē)的油箱中裝滿水，再加入光水解催化劑，在陽(yáng)光照射下，水便會(huì)不斷地分解出氫氣，成為發(fā)動(dòng)機(jī)的能源。,