化學(xué)反應(yīng)中能量變化原因+++燃料的選擇和氫能的利用【核心知識(shí)精講精研 】 高一下學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第二冊(cè)

第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化原因燃料的選擇和氫能的利用專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。認(rèn)識(shí)提高燃料燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性。2.通過交流與討論，認(rèn)識(shí)太陽能、生物質(zhì)能、氫能利用的現(xiàn)狀。2.通過對(duì)氫能開發(fā)與利用的討論，認(rèn)識(shí)開發(fā)、利用高能潔凈能源的重要性和迫切性1.能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析燃料放熱問題，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.通過對(duì)氫能的學(xué)習(xí)，具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。知識(shí)回顧溫故知新1.簡(jiǎn)述下列熱化學(xué)方程式表示的意義：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－393.6kJ·mol－1②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3kJ·mol－1③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－1366.8kJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－571.6kJ·mol－12.上述反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，你能從反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量變化來理解嗎？試比較等質(zhì)量的上述物質(zhì)，哪種物質(zhì)放出的熱量最多？放熱反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量H2熱值高、清潔燃料一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因1.從宏觀角度分析吸、放熱反應(yīng)熱量變化的原因探究思考能量反應(yīng)過程反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放出能量放熱反應(yīng)能量反應(yīng)過程反應(yīng)物的總能量低生成物的總能量高吸收能量吸熱反應(yīng)參加反應(yīng)的每一種物質(zhì)內(nèi)部都貯存著一定的能量一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因2.從微觀角度分析吸、放熱反應(yīng)熱量變化的原因探究思考OOO2HOHH2OHHHHHHOOH2HHHOH(吸收能量)舊化學(xué)鍵斷裂原子(放出能量)新化學(xué)鍵形成Q吸收<Q放出Q吸收>Q放出放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)決定2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1氫氣燃燒火焰一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因已知H－H鍵能436.4kJ/mol，Cl－Cl鍵能242.7kJ/mol，H－Cl鍵能431.8kJ/mol；試分析H2

＋Cl2===

2HCl是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？斷鍵吸收熱量：(436.4+242.7)kJ成鍵放出熱量：431.8kJ×2＜放熱反應(yīng)交流討論一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因知識(shí)梳理3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化與化學(xué)鍵的關(guān)系反應(yīng)過程能量變化反應(yīng)物─→

原子或原子團(tuán)─→

生成物新鍵形成舊鍵斷裂斷鍵吸收能量成鍵放出能量斷鍵吸收能量>成鍵放出能量：吸熱反應(yīng)斷鍵吸收能量<成鍵放出能量：放熱反應(yīng)反應(yīng)中能量的變化ΔH=Q(斷鍵吸收的總能量)

–Q(成鍵放出的總能量)一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因知識(shí)梳理4.化學(xué)反應(yīng)的能量變化與物質(zhì)內(nèi)部能量的關(guān)系反應(yīng)物總能量<生成物總能量吸熱反應(yīng)反應(yīng)物總能量>生成物總能量放熱反應(yīng)生成物反應(yīng)物總能量生成物總能量E能量E能量生成物反應(yīng)物生成物總能量反應(yīng)物反應(yīng)物總能量吸收熱量放出熱量一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因知識(shí)梳理特別說明：1.化學(xué)反應(yīng)的兩大基本特征：物質(zhì)種類變化和能量變化；2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：化學(xué)鍵的斷裂和形成。學(xué)以致用1.下列關(guān)于反應(yīng)能量的說法中正確的是（）A.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，都表現(xiàn)為熱量的變化B.化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因C.已知Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物總能量小于生成物總能量D.同條件下，1mol氫原子的能量為E1，1mol氫分子的能量為E2，則2E1＝E2解析：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，不是都表現(xiàn)為熱量的變化，還可能有其他能量的變化，如光能等，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；放熱反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；分子變成原子需要破壞化學(xué)鍵，吸收能量，2E1>E2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。B學(xué)以致用2.紅磷(結(jié)構(gòu)復(fù)雜用“P”表示)和白磷(P4)是磷的兩種同素異形體，充分燃燒之后的產(chǎn)物都是五氧化二磷。在25℃、101kPa下，31g白磷完全轉(zhuǎn)化為紅磷，放出11kJ的熱量，根據(jù)以上事實(shí)回答下列問題：(1)紅磷轉(zhuǎn)化為白磷屬于______反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(2)等質(zhì)量的紅磷和白磷分別完全燃燒，放出熱量較多的是______(填“白磷”或“紅磷”，下同)。(3)31g白磷與31g紅磷的能量較高的是______，二者更穩(wěn)定的是______。吸熱白磷白磷

紅磷

物質(zhì)的穩(wěn)定性：物質(zhì)具有的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定；物質(zhì)的化學(xué)鍵越牢固，斷裂時(shí)需要吸收的能量越多，形成時(shí)釋放的能量越多。學(xué)以致用3.已知斷開1molH—H鍵吸收的能量為436kJ，形成1molH—N鍵放出的能量為391kJ，根據(jù)化學(xué)方程式N2＋3H2 2NH3，反應(yīng)完1molN2放出的能量為92.4kJ，則斷開1molN≡N鍵需吸收的能量是（）A.431kJ B.945.6kJC.649kJ D.869kJ解析：設(shè)斷開1molN≡N鍵需吸收的能量為x，根據(jù)反應(yīng)放出的能量＝形成新鍵放出的能量－斷開舊鍵吸收的能量，代入數(shù)據(jù)：92.4kJ＝6×391kJ－3×436kJ－x，x＝945.6kJ。高溫高壓催化劑B交流討論熱值：一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱。二、燃料燃燒釋放的能量物質(zhì)煤炭石油天然氣氫氣熱值/kJ·g－1約33約48約56143根據(jù)數(shù)據(jù)，分析熱值大小。氫氣>天然氣>石油>煤炭C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－393.6kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1制備存儲(chǔ)運(yùn)輸開采成本交流討論下圖為近30年我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，分析呈現(xiàn)的特點(diǎn)？這30年發(fā)生的變化？原因分析？二、燃料燃燒釋放的能量目前我國(guó)使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然氣。尤其是煤，遠(yuǎn)高于世界平均水平。2019年中國(guó)能源消費(fèi)總量初步統(tǒng)計(jì)，全年能源消費(fèi)總量48.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的57.7%；天然氣、水電、核電、風(fēng)電等清潔能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的23.4%知識(shí)拓展二、燃料燃燒釋放的能量新能源有太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。二、燃料燃燒釋放的能量知識(shí)梳理1.熱值：一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱。2.常見燃料（1）目前使用最多的能源：化石燃料。（2）化石燃料需亟待解決的問題

儲(chǔ)量有限，不可再生；燃燒利用率低，污染環(huán)境。產(chǎn)生的大氣污染物：粉塵、SO2、氮氧化物(NOx)、CO等（3）節(jié)能減排的措施節(jié)約現(xiàn)有能源；提高燃料使用效率；開發(fā)新能源思考交流在生產(chǎn)和生活中應(yīng)根據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)來選擇燃料？①熱值；②價(jià)格；③對(duì)環(huán)境的影響；④儲(chǔ)量；⑤開采、運(yùn)輸。

氫氣燃燒1g釋放143kJ的熱，是汽油的3倍——熱值高；產(chǎn)物水——環(huán)保；來源水——原料廣泛。還有太陽能等。思考交流在生產(chǎn)和生活中應(yīng)根據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)來選擇燃料？①熱值；②價(jià)格；③對(duì)環(huán)境的影響；④儲(chǔ)量；⑤開采、運(yùn)輸。

為何太陽能、氫能等新能源不大規(guī)模使用，面臨什么困境？三、氫燃料的應(yīng)用前景知識(shí)梳理1.能源特點(diǎn)：熱值高；原料廣；無污染。2.目前氫燃料的應(yīng)用實(shí)例(1)作人造衛(wèi)星和運(yùn)載火箭(2)作氫動(dòng)力汽車、混合動(dòng)力有軌電車(3)氫燃料電池三、氫燃料的應(yīng)用前景知識(shí)梳理3.氫能的產(chǎn)生(1)水煤氣法(2)電解水三、氫燃料的應(yīng)用前景知識(shí)梳理3.氫能的產(chǎn)生(3)光解法三、氫燃料的應(yīng)用前景知識(shí)梳理4.開發(fā)和利用氫能需要克服的問題(1)困難：能耗高、儲(chǔ)存和運(yùn)輸困難等。(2)方法：①研究太陽能分解水、藍(lán)綠藻等低等植物和微生物在陽光作用下分解水制氫氣等新方法，解決能耗問題。②發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用貯氫材料，解決氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題。知識(shí)拓展太陽能的利用1.太陽能的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：太陽能是巨大、無盡的能源；太陽能為人類共享，可免費(fèi)使用；對(duì)環(huán)境無污染。缺點(diǎn)：受季節(jié)、地區(qū)、氣候等影響，不能維持常量等。2.太陽能與其他能源的轉(zhuǎn)換關(guān)系直接利用：光合作用、太陽能熱水器、太陽能電池、光解水制氫氣（光能分別轉(zhuǎn)為化學(xué)能、熱能、電能）間接利用：化石燃料、火力發(fā)電（太陽能間接轉(zhuǎn)為化學(xué)能、機(jī)械能和電能）理解應(yīng)用1.H2是一種很有前途的能源，以水為原料大量制取H2，最理想的途徑是(

)A.利用太陽能直接使水分解為H2B.以焦炭和水為原料制水煤氣后再分離出H2C.以赤熱的Fe和水反應(yīng)生成H2D.由熱電廠提供電能，利用直流電電解水產(chǎn)生H2A理解應(yīng)用2.人類將在未來幾十年內(nèi)逐漸由“碳素燃料文明時(shí)代”過渡至“太陽能文明時(shí)代”(包括風(fēng)能、生物質(zhì)能等太陽能的轉(zhuǎn)換形態(tài))，屆時(shí)人們將適應(yīng)“低碳經(jīng)濟(jì)”和“低碳生活”。下列說法不正確的是(

)A.煤、石油和天然氣都屬于碳素燃料B.發(fā)展太陽能經(jīng)濟(jì)有助于減緩溫室效應(yīng)C.太陽能電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能D.目前研究菠菜蛋白質(zhì)“發(fā)電”不屬于太陽能文明解析：煤、石油和天然氣都屬于含碳元素的燃料，屬于碳素燃料，A項(xiàng)正確；利用太陽能不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，B項(xiàng)正確；利用光能電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，C項(xiàng)正確；菠菜屬于綠色植物，是通過光合作用生成的，D項(xiàng)錯(cuò)誤。D課堂小結(jié)一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因反應(yīng)物總能量小于生成物總能量→吸熱反應(yīng)←斷鍵吸收能量大于成鍵放出能量反應(yīng)物總能量大于生成物總能量→放熱反應(yīng)←斷鍵吸收能量小于成鍵放出能量反應(yīng)中能量的變化ΔH=Q(斷鍵吸收的總能量)

–Q(成鍵放出的總能量)二、燃料燃燒釋放的能量和氫燃料的應(yīng)用前景牛刀小試1.下列說法不正確的是(

)①化石燃料在任何條件下都能充分燃燒②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③直接燃燒煤不如將煤進(jìn)行深加工后再燃燒的效果好④固體煤變?yōu)闅怏w燃料后，燃燒效率更低A.①④ B.②③④ C.②③ D.①③④解析：化石燃料充分燃燒的條件是燃料與空氣或氧氣要盡可能充分地接觸，且空氣或氧氣要適當(dāng)過量，①不正確；固體煤變?yōu)闅怏w燃料后，接觸面積增大，燃燒更充分，燃燒效率更高，④不正確。A牛刀小試2.化學(xué)反應(yīng)A2＋B2===2AB的能量變