高中化學(xué) 12燃燒熱能源課件 新人教版選修4.ppt

第二節(jié)燃燒熱能源 1 理解燃燒熱的概念 掌握有關(guān)燃燒熱的計(jì)算 2 了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ) 3 了解使用化石燃料的利弊和新能源的開發(fā) 4 了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用 一 燃燒熱1 概念 時(shí) 純物質(zhì) 燃燒生成 時(shí)所放出的熱量 單位 2 意義例如 c2h2的燃燒熱為1299 6kj mol 表示在 時(shí) c2h2完全燃燒生成 和 時(shí)放出1299 6kj的熱量 二 能源1 定義能提供 的資源 它包括化石燃料 以及柴草等 1 化石燃料包括 等 2 新能源主要有 地?zé)崮?海洋能和生物質(zhì)能等 2 地位能源是 和 的重要物質(zhì)基礎(chǔ) 它的開發(fā)和利用情況可以衡量一個(gè)國家和地區(qū)的 和 3 解決能源危機(jī)的方法開發(fā) 節(jié)約 提高能源的 答案 一 1 25 101kpa1mol完全穩(wěn)定的氧化物kj mol2 25 101kpa1molco2h2o l 二 1 能量陽光風(fēng)力流水潮汐 1 煤石油天然氣 2 太陽能氫能風(fēng)能2 國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)發(fā)展科學(xué)技術(shù)水平3 新能源現(xiàn)有的能源利用率 1 書寫燃燒熱的熱化學(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1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量來定義的 因此在書寫它的熱化學(xué)方程式時(shí) 以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來確定其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù) 2 硫酸工業(yè)中 在發(fā)生反應(yīng)4fes2 11o28so2 2fe2o3前 為什么要將塊狀fes2礦石粉碎 煅燒過程為什么要通入足量的空氣 提示 增大礦石與空氣的接觸面積 通入過量空氣使礦石燃燒充分 1 燃燒熱 1 概念 25 101kpa時(shí) 1mol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 單位為kj mol 1 燃燒熱通?？衫脙x器由實(shí)驗(yàn)測(cè)得 2 對(duì)燃燒熱的理解 反應(yīng)條件 25 101kpa 可燃物用量 1mol 反應(yīng)的程度 完全燃燒并生成穩(wěn)定的氧化物 如碳元素完全燃燒生成co2 g 氫元素完全燃燒生成h2o l 硫元素完全燃燒生成so2 g 物質(zhì)在o2中燃燒 沒有特別說明燃燒一般是在氧氣中燃燒 例如 h2的燃燒熱為285 8kj mol 1 指的是25 101kpa時(shí) 1molh2在o2中完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)所放出的熱量 而不是在cl2中 單位 kj mol 1 文字?jǐn)⑹鋈紵裏釙r(shí) 用 正值 或 h 表示 例如 ch4的燃燒熱為890 3kj mol 1 或 h 890 3kj mol 1 說明 燃燒熱規(guī)定了可燃物的物質(zhì)的量為1mol 這樣才有可比性 因此 表示可燃物的燃燒熱的熱化學(xué)方程式中 可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1 以此為標(biāo)準(zhǔn)配平 其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù) 例如 co的燃燒熱為283 0kj mol 1 用熱化學(xué)方程式表示為co g o2 g co2 g h 283 0kj mol 1 物質(zhì)的燃燒熱要求的是純物質(zhì) 像石墨 金剛石含同一種元素的混合物 其燃燒熱就不同 3 研究燃燒熱的意義 在工業(yè)生產(chǎn)上 許多過程需要熱量 這些熱量大多數(shù)是通過可燃物燃燒產(chǎn)生的 熱量多了既浪費(fèi)又可能對(duì)生產(chǎn)不利 熱量少了不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求 對(duì)生產(chǎn)也不利 因此 研究燃燒熱可實(shí)現(xiàn)合理使用能源 充分利用能源 節(jié)約能源 減少環(huán)境污染 2 一定量的可燃物完全燃燒放出熱量多少的計(jì)算由燃燒熱定義可知 可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量 可燃物的物質(zhì)的量 其燃燒熱 即 q放 n 可燃物 h 或變式一下求物質(zhì)的燃燒熱 注意 此公式中的 h是指物質(zhì)的燃燒熱 而不是指一般反應(yīng)的反應(yīng)熱 3 燃燒熱和中和熱的異同 案例精析 例1 由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣放熱241 8kj 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱2 444kj 則氫氣的燃燒熱為 kj mol 解析 18g水蒸氣 1mol水蒸氣 變成液態(tài)水時(shí) 放熱為2 444kj 18 44kj 則1mol氫氣燃燒生成液態(tài)水時(shí)共放熱241 8kj 44kj 285 8kj 即氫氣的燃燒熱為285 8kj mol 1 答案 h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mol 1 285 8 點(diǎn)評(píng) 燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒時(shí)放出的熱量 對(duì)氫氣來說燃燒熱應(yīng)是生成液態(tài)水所放出的熱量 例2 已知1molco氣體完全燃燒生成co2氣體放出283kj熱量 1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出286kj熱量 1molch4氣體完全燃燒生成co2氣體和液態(tài)水 則放出890kj熱量 1 若1molch4氣體完全燃燒生成co2氣體和水蒸氣 則放出的熱量 890kj 填 或 2 若將amolch4 co和h2的混合氣體完全燃燒 生成co2氣體和液態(tài)水時(shí) 則放出的熱量 q 的取值范圍為 3 若將amolch4 co和h2的混合氣體完全燃燒 且生成的co2和液態(tài)水的物質(zhì)的量相等時(shí) 則放出的熱量 q 的取值范圍為 解析 本題將熱化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算和混合物問題的分析結(jié)合在一起 綜合得較好 1 1molch4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出890kj熱量 而由液態(tài)水變到水蒸氣需要吸熱 故1molch4完全燃燒生成co2氣體和水蒸氣放出的熱量小于890kj 2 用極限法 要滿足 生成co2氣體和液態(tài)水 的條件 根據(jù)題設(shè)數(shù)據(jù)情況 可假設(shè)組分為co和h2或ch4 當(dāng)氣體是co和h2且其量為1mol時(shí) 完全燃燒放出的熱量會(huì)大于283kj 當(dāng)氣體是ch4且其量為1mol時(shí) 完全燃燒放出的熱量會(huì)小于890kj 則amol混合氣體完全燃燒時(shí) 放出的熱量 q 的取值范圍為 283akj q 890akj 3 要滿足 生成co2和水的物質(zhì)的量相等 的條件 則根據(jù)極限法可假設(shè)組分為co和h2 體積比為1 1 放出熱量最少 或ch4和co 體積比為1 1 放出熱量最多 用上述方法可求得答案為 284 5akj q 586 5akj 答案 1 2 283akj q 890akj 3 284 5akj q 586 5akj 2009 浙江高三調(diào)研 下列關(guān)于燃燒熱的說法中正確的是 a 1mol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25 1 01 105pa時(shí) 1mol物質(zhì)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 解析 準(zhǔn)確理解燃燒熱的概念 抓住燃燒熱中的幾個(gè)關(guān)鍵詞 答案 c 下列熱化學(xué)方程式中 h的數(shù)值能表示可燃物燃燒熱的是 a co g o2 g co2 g h 283kj mol 1b ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h 802 3kj mol 1c 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1d h2 g 1 2o2 g h2o g h 242kj mol 1 解析 a 答案 b d中水均為氣態(tài) 不是穩(wěn)定的化合物 c中h2的物質(zhì)的量不是1mol a項(xiàng)中 h的數(shù)值能表示co的燃燒熱 已知在298k 101kpa時(shí) 1gh2燃燒生成液態(tài)水放出142 9kj的熱量 又知1mol液態(tài)水變成水蒸氣需要吸收44kj熱量 則下列表示h2燃燒熱的熱化學(xué)方程式正確的是 a 2h2 g o2 g 2h2o l h 142 9kj molb 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj molc h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mold h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mole 2h2 g o2 g 2h2o g h 483 6kj mol 解析 忽視燃燒熱這一名詞 很容易錯(cuò)選b d 答案 c 2005 天津卷理綜 29 磷在氧氣中燃燒 可能生成兩種固態(tài)氧化物 3 1g的單質(zhì)磷 p 在3 2g的氧氣中燃燒 至反應(yīng)物耗盡 并放出xkj熱量 1 通過計(jì)算確定反應(yīng)產(chǎn)物的組成 用化學(xué)式表示 是 其相應(yīng)的質(zhì)量 g 為 2 已知單質(zhì)磷的燃燒熱為ykj mol 則1molp與o2反應(yīng)生成固態(tài)p2o3的反應(yīng)熱 h 3 寫出1molp與o2反應(yīng)生成固態(tài)p2o3的熱化學(xué)方程式 解析 1 由題意知生成的兩種氧化物分別為p2o3和p2o5 設(shè)生成p2o3和p2o5所需的p的物質(zhì)的量分別為x y 根據(jù)反應(yīng)方程式4p 3o2 2p2o3和4p 5o2 2p2o5得解得x y 0 05mol 從而求得p2o3和p2o5的質(zhì)量分別為2 75g和3 55g 2 由燃燒熱的定義知1mol磷單質(zhì)完全燃燒生成p2o5時(shí)放出的熱量為ykj 則0 05mol磷單質(zhì)完全燃燒放出的熱量為0 05ykj 則生成p2o3時(shí)放出的熱量為 x 0 05y kj 從而推得1mol磷單質(zhì)燃燒生成p2o3時(shí)放出的熱量為 x 0 05y kj 即 20x y kj 3 由 2 可以寫出1molp與o2反應(yīng)生成p2o3的熱化學(xué)方程式 答案 1 p2o3 p2o52 75 3 55 2 20x y kj mol h 20x y kj mol 已知5 7g汽油 主要成分是辛烷 c8h18 平均相對(duì)分子質(zhì)量為114 完全燃燒生成液態(tài)水和co2放出275 9kj的熱量 則汽油的燃燒熱 h 由于石油資源有限 且汽油燃燒會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染 未來用氫氣作為燃料來取代汽油 生產(chǎn)21世紀(jì)環(huán)保汽車 已知 2h2 g o2 g 2h2o g h 483 6kj mol h2o l h2o g h 44kj mol 1 寫出氫氣和氧氣反應(yīng)生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式 2 若要得到857 4kj的熱量 需氫氣的質(zhì)量為 這些氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 答案 5518kj mol 1 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 2 6g 67 2l 1 能源 凡是能提供某種形式能量的物質(zhì) 統(tǒng)稱為能源 它是人類取得能量的來源 包括已開采出來的可供使用的自然資源與經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)移的能量的來源 尚未開采出的能量資源不列入能源的范疇 只是能源資源 2 能源的分類 3 我國目前的能源利用狀況 1 目前使用最多的能源是化石能源 然而化石能源的蘊(yùn)藏有限 而且不能再生 最終將會(huì)枯竭 且從開采 運(yùn)輸 加工到終端的利用效率都很低 2 煤作燃料的利弊問題 煤是最重要的化工原料 把煤作為燃料簡(jiǎn)單燒掉太可惜 應(yīng)該綜合利用 煤直接燃燒時(shí)產(chǎn)生的co so2等有毒氣體及煙塵 對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染 煤作為固體燃料 燃燒反應(yīng)速率小 熱利用效率低且運(yùn)輸不方便 可以通過清潔煤技術(shù) 如煤的液化和氣化 以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等 大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染 提高煤燃燒熱的利用率 4 能源危機(jī)的解決方法 1 開源節(jié)流 提高能源的利用率 調(diào)節(jié)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu) 降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率 節(jié)約油氣資源 加大科技投入 提高管理水平 改善開采 運(yùn)輸 加工等各個(gè)環(huán)節(jié) 科學(xué)地控制燃燒反應(yīng) 使燃料充分燃燒 提高能源利用率 2 開發(fā)太陽能 燃料電池 風(fēng)能和氫能等最有希望的新能源 這些新能源資源豐富 可以再生 在使用時(shí)對(duì)環(huán)境幾乎沒有污染 很可能成為未來的主要能源 案例精析 例3 關(guān)于能源 以下說法中不正確的是 a 煤 石油 天然氣等燃料的最初來源都可追溯到太陽能b 柴草燃燒時(shí)釋放的能量是生物能c 核能和地?zé)崮軄碜缘厍蜃陨韉 潮汐能來源于月球引力作功 解析 b選項(xiàng)中 柴草燃燒是劇烈的氧化反應(yīng) 燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?而柴草具有的化學(xué)能的最初來源也可追溯到太陽能 因?yàn)榫G色植物的生長(zhǎng)過程必須依靠陽光 通過光合作用 葉綠素將h2o和co2制成淀粉 在此過程中 太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能貯存在植物中 通過燃燒 又釋放出來 故b選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 b 例4 下列說法不正確的是 a 化石燃料在任何條件下都能充分燃燒b 化石燃料在燃燒過程中能產(chǎn)生污染環(huán)境的co so2等有害氣體c 直接燃燒煤不如將煤進(jìn)行深加工后再燃燒的效果好d 固體煤變?yōu)闅怏w燃料后 燃燒效率將更低 解析 化石燃料只有在適當(dāng)?shù)臏囟群陀醒鯕獯嬖诘那闆r下才能燃燒充分 a項(xiàng)不正確 化石燃料不經(jīng)過處理直接燃燒可產(chǎn)生污染物co so2等有害氣體 b項(xiàng)正確 化石燃料 煤 經(jīng)深加工后變?yōu)闅怏w燃料 不僅減少so2對(duì)大氣的污染 而且能提高燃燒效率 c項(xiàng)正確 d項(xiàng)不正確 答案 ad 根據(jù)下列敘述回答 1 能源可劃分為一級(jí)能源和二級(jí)能源 自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級(jí)能源 需依靠其他能源和能量間接制取的能源稱為二級(jí)能源 氫氣是一種高效而沒有污染的二級(jí)能源 它可以由自然界中大量存在的水來制取 2h2o l 2h2 g o2 g h 571 6kj mol 1 下列敘述正確的是 a 電能是二級(jí)能源b 水力是二級(jí)能源c 天然氣是一級(jí)能源d 焦?fàn)t氣是一級(jí)能源 2 已知ch4 g 2o2 g 2h2o l co2 g h 890 3kj mol 1gh2和1gch4分別燃燒后 放出的熱量之比約是 a 1 3 4b 1 1 7c 2 57 1d 4 6 1 3 關(guān)于用水制取二級(jí)能源氫氣 以下研究方向正確的是 a 構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì) 因此 可研究在水不分解的情況下 使氫成為二級(jí)能源b 設(shè)法將太陽光聚集 產(chǎn)生高溫 使水分解產(chǎn)生氫氣c 尋找高效催化劑 使水分解產(chǎn)生氫氣 同時(shí)釋放能量d 尋找特殊化學(xué)物質(zhì) 用于開發(fā)廉價(jià)能源 以分解水制取氫氣 解析 1 電能是二級(jí)能源 天然氣 煤 石油等是一級(jí)能源 2 1gh2完全燃燒生成液態(tài)水放出142 9kj的熱量 1gch4完全燃燒生成液態(tài)水放出55 6kj的熱量 3 水難分解 難以使h2成為二級(jí)能源 水分解產(chǎn)生h2是吸熱過程 不會(huì)釋放能量 答案 1 ac 2 c 3 bd 點(diǎn)評(píng) 解答本題時(shí) 應(yīng)特別注重審題 明確題干中的內(nèi)容 做題時(shí)方能提高準(zhǔn)確率 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 故又稱為水煤氣 1 試寫出制取水煤氣的主要反應(yīng)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 h 2219 9kj mol 已知co氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為 co g o2 g co2 g h 283 0kj mol同物質(zhì)的量的c3h8和co燃燒 產(chǎn)生的熱量比值約為 3 已知?dú)錃馊紵臒峄瘜W(xué)方程式為 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol同質(zhì)量的氫氣和丙烷燃燒 產(chǎn)生的熱量比值約為 解析 1 由題意 它由煤炭與水蒸氣反應(yīng)制得 故又稱為水煤氣 煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣的混合氣 知反應(yīng)方程式為 c h2o g co h2 2 同物質(zhì)的量的c3h8和co燃燒 產(chǎn)生的熱量比值為 7 844 1 3 1molc3h8質(zhì)量為44g 2molh2質(zhì)量為4g 則同質(zhì)量的氫氣和丙烷燃燒 產(chǎn)生熱量比值為 2 8 1 答案 1 c h2o g co h2 2 7 844 1 3 2 8 1 1 新能源簡(jiǎn)介新能源 包括太陽能 風(fēng)能 地?zé)崮?海洋能 生物質(zhì)能和其他可再生能源 合理的開發(fā)利用新能源 可以改善和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu) 保護(hù)環(huán)境 提高人民生活質(zhì)量 促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展 太陽能太陽能指太陽內(nèi)部發(fā)生熱核反應(yīng)釋放出來的能量 太陽到達(dá)地球的能量很大一部分為植物利用 轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能 一部分則作用于水的蒸發(fā) 轉(zhuǎn)化為水能 還有很多能量被白白浪費(fèi)掉 太陽能的利用具有廣闊的前景 海洋能海洋能是海水運(yùn)動(dòng)過程中