1.2 燃燒熱 能 學(xué)案（人教版選修4）
[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解燃燒熱的概念，掌握有關(guān)燃燒熱的計(jì)算。2.了解使用化石燃料的利弊和新能的開(kāi)發(fā)。3.了解化學(xué)在解決能危機(jī)中的重要作用。
[重點(diǎn)•難點(diǎn)] 重點(diǎn)：燃燒熱的概念及有關(guān)燃燒熱的計(jì)算。難點(diǎn)：燃燒熱的熱化學(xué)方程式的寫(xiě)法及燃燒熱的計(jì)算。
1．燃燒熱
(1)概念
25℃、101kPa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，單位：kJ•mol－1。
(2)意義
例如：C2H2的燃燒熱為－1 299.6 kJ•mol－1，表示在25℃、101kPa時(shí)，1_molC2H2完全燃燒生成CO2和H2O(l)時(shí)放出1 299.6 kJ的熱量。
2．下列熱化學(xué)方程式中ΔH的值能表示可燃物的燃燒熱的是( )
A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ•mol－1
B. CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ•mol－1
C. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
D. CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ•mol－1
答案 D
3．能
(1)定義
能提供能量的資，它包括化石燃料、陽(yáng)光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。
①化石燃料
包括煤、石油、天然氣等
②新能
主要有太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮�、海洋能和生物質(zhì)能等。
(2)地位
能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，它的開(kāi)發(fā)和利用情況可以衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。
(3)解決能危機(jī)的方法
開(kāi)發(fā)新能，節(jié)約現(xiàn)有的能，提高能的利用率。
4．下列說(shuō)法不正確的是( )
A．化石燃料在任何條下都能充分燃燒
B．化石燃料在燃燒過(guò)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，燃燒效率將提高
答案 A
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(guò)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、D項(xiàng)均正確。
一、燃燒熱
1．對(duì)燃燒熱的理解
(1)燃燒熱是反應(yīng)熱的一種，其ΔH<0。
(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)
(3)燃燒熱通常是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的�？扇嘉镆�1 mol物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，燃燒時(shí)放出熱量的多少與外界條有關(guān)。
(4)書(shū)寫(xiě)表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)以燃燒1 mol 物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)可用分?jǐn)?shù)表示。例如：C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ•mol－1，則C8H18的燃燒熱ΔH＝－5_518_kJ•mol－1。
(5)熱量＝可燃物的物質(zhì)的量×燃燒熱。
2．燃燒熱與中和熱的比較
燃燒熱中和熱
相
同
點(diǎn)能量變化放熱反應(yīng)
ΔH及其單位ΔH<0，單位均為kJ•mol－1
不
同
點(diǎn)
反應(yīng)物的量
可燃物為1mol不一定為1mol
生成物的量不確定生成的水為1mol
含義101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)所放出的熱量
【典例1】 25℃，101 kPa時(shí)，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為－57.3 kJ•mol－1，辛烷的燃燒熱為－5 518 kJ•mol－1。下列熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是( )
A．2H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ•mol－1
B．OH(aq)＋12H2SO4(aq)===122SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ•mol－1
C.C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝－5 518 kJ•mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ•mol－1
解析 本題考查了燃燒熱、中和熱的含義及熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)。A項(xiàng)中中和熱應(yīng)為生成1 mol H2O(l)時(shí)所放出的熱量，并且反應(yīng)生成難溶物BaSO4，對(duì)體系熱量有影響，故A錯(cuò)；燃燒熱是指1 mol純凈物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)放出的熱量，C項(xiàng)中H2O(g)應(yīng)為H2O(l)，D項(xiàng)中C8H18應(yīng)為1 mol，故C、D錯(cuò)。
答案 B
二、能
1．能的分類(lèi)
(1)一次能與二次能
從自然界中直接取得的天然能叫一次能，如原煤、原油等；一次能經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換后獲得的能稱(chēng)為二次能，如電能、氫能等。
(2)常規(guī)能與新能
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稱(chēng)為常規(guī)能，如煤、石油、天然氣等；隨著科技的不斷發(fā)展，才開(kāi)始被人類(lèi)采用先進(jìn)的方法加以利用的古老能以及新發(fā)展的利用先進(jìn)技術(shù)所獲得的能都是新能，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、地?zé)崮艿取?br />(3)可再生能與非再生能
可連續(xù)再生，永久利用的一次能稱(chēng)為可再生能，如水力、風(fēng)能等經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的，短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能，稱(chēng)之為非再生能，如石油、煤、天然氣等。
2．新能有哪些特點(diǎn)？現(xiàn)在正探索的新能有哪些？
答案 新能有資豐富、可以再生，沒(méi)有污染或很少污染等特點(diǎn)；正在探索的新能有太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮�、海洋能和生物質(zhì)能等。
【典例2】 能是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，常規(guī)能的合理利用和新能的合理開(kāi)發(fā)是當(dāng)今社會(huì)人類(lèi)面臨的嚴(yán)峻題，回答下列問(wèn)題：
(1)我國(guó)是世界上少數(shù)以煤為主要燃料的國(guó)家，下列關(guān)于煤作燃料的論點(diǎn)正確的是________(填字母)。
A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡(jiǎn)單燃燒掉太可惜，應(yīng)該綜合利用
B．煤是發(fā)熱很高的固體燃料，我國(guó)煤炭資相對(duì)集中，開(kāi)采成本低，用煤作燃料實(shí)惠
C . 煤燃燒時(shí)產(chǎn)生大量二氧化硫和煙塵，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重
D．通過(guò)潔凈煤技術(shù)，如煤的氣化和液化以及煙氣脫硫，不僅減輕了燃煤污染，還能提高煤燃燒的熱利用率
(2)烏克蘭科學(xué)家將銅和鐵混合熔化制成多孔金屬，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料霧化器，該霧化器的作用是
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(3)乙醇是未內(nèi)燃機(jī)的首選環(huán)保型液體燃料。2.0 g乙醇完全燃燒生成液態(tài)水放出59.43 kJ的熱量，表示乙醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為
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解析 (1)煤是一種化石燃料，也是重要的化工原料，屬于非可再生能，把煤作燃料簡(jiǎn)單燃燒掉是一種浪費(fèi)，并且煤中所含的硫在燃燒時(shí)生成SO2會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，通過(guò)潔凈煤技術(shù)，如煤的氣化和液化以及煙氣脫硫，不僅減輕了燃煤污染，還能提高煤燃燒的熱利用率。(2)煤油霧化后可使煤油與助燃劑充分接觸，提高燃燒效率。(3)1 mol乙醇燃燒時(shí)放出的熱量為59.43 kJ×46 g2.0 g＝1 366.89 kJ。
答案 (1)ACD
(2)使煤油霧化，增大煤油與助燃劑的接觸面積，提高燃燒效率
(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.89 kJ•mol－1
【變式訓(xùn)練】 “E85”是含乙醇85%的乙醇汽油�？茖W(xué)家最近的研究表明，大量使用“E85”可能導(dǎo)致大氣中O3含量上升，將會(huì)對(duì)人體造成更直接的傷害。尋找新的化石燃料替代能成為化學(xué)工作者研究的新題。下列各項(xiàng)說(shuō)法中正確的是( )
A．“E85”是由兩種物質(zhì)組成的混合物
B．推廣使用乙醇汽油是為了減少溫室氣體的排放
C . 等質(zhì)量的“E85”和汽油充分燃燒后放出的能量相等
D．O3與O2互為同素異形體
答案 D
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