2025版高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量第2節(jié)燃燒熱能源導(dǎo)學(xué)案新人教版選修4

PAGEPAGE1其次節(jié)燃燒熱能源目標(biāo)與素養(yǎng)：1.理解燃燒熱的定義及燃燒熱的化學(xué)方程式的書寫。(宏觀辨識(shí)與改變觀念)2.知道能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，知道運(yùn)用化石燃料-利弊和新能源的開發(fā)。(科學(xué)看法與社會(huì)責(zé)任)一、燃燒熱1．定義25_℃、101_kPa時(shí)，1_mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)所放出的熱量。單位：kJ·mol－1，ΔH<0。2．意義25℃、101kPa時(shí)甲烷的燃燒熱ΔH＝－890.31kJ·mol－1，熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1。說明：1mol甲烷完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)時(shí)放出890.31kJ的熱量。微點(diǎn)撥：C、H、S的穩(wěn)定氧化物分別為CO2(g)，H2O(l)，SO2(g)。二、能源1．定義能供應(yīng)能量的資源，它包括化石燃料、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。2．分類(1)化石燃料①包括：煤、石油、自然氣。②缺點(diǎn)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(隱藏量有限、不能再生、利用率低,污染環(huán)境，特殊是造成溫室效應(yīng)和酸雨))(2)新能源①類別：新能源主要包括太陽能、氫能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能和生物質(zhì)能。②特點(diǎn)：資源豐富，可以再生，沒有污染或很少污染。氫能作為能源的優(yōu)點(diǎn)有哪些？缺點(diǎn)有哪些？[答案]優(yōu)點(diǎn)有燃燒值高，資源豐富，無毒無污染。缺點(diǎn)為儲(chǔ)存運(yùn)輸困難，水制H2技術(shù)有待突破。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)1mol碳在常溫常壓下燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱。()(2)1molH2完全燃燒生成1mol氣態(tài)水所放出的熱量稱為氫氣的燃燒熱。()(3)化石燃料主要包括石油、煤和自然氣，它們隱藏?zé)o限，可以再生。()(4)太陽能是一級(jí)能源、新能源、可再生能源。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√2．形成節(jié)約能源和愛護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是人類與自然和諧發(fā)展的重要保證，你認(rèn)為下列行為中有悖于這一保證的是()A．開發(fā)太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等新能源，削減運(yùn)用煤、石油等化石燃料B．探討采煤、采油新技術(shù)，提高產(chǎn)量以滿意工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展C．在農(nóng)村推廣運(yùn)用沼氣D．削減資源消耗、增加資源的重復(fù)運(yùn)用和資源的循環(huán)再生B[開發(fā)太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等新能源，削減了煤、石油等化石燃料的運(yùn)用，削減污染，愛護(hù)環(huán)境，故A正確；探討采煤、采油新技術(shù)，提高產(chǎn)量以滿意工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，化石燃料在地球上的含量是有限的，加大開采，必定帶來能源的匱乏和污染物的增多，故B錯(cuò)誤；在農(nóng)村推廣運(yùn)用沼氣，沼氣是由植物秸稈等發(fā)酵制得的，屬于可再生資源，故C正確；削減資源消耗、增加資源的重復(fù)運(yùn)用和資源的循環(huán)再生，符合節(jié)約能源和愛護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求，D正確。]3．已知熱化學(xué)方程式①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1③2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1則CH4、H2、CO的燃燒熱分別為________、________、________。[答案]890kJ·mol－1285.8kJ·mol－1283kJ·mol－1燃燒熱1．燃燒熱理解的兩關(guān)鍵(1)一是“完全燃燒”，指可燃物在O2中充分燃燒。(2)二是“穩(wěn)定氧化物”：碳的穩(wěn)定氧化物是CO2而不是CO；氫的穩(wěn)定氧化物是液態(tài)水而不是氣態(tài)水；硫的穩(wěn)定氧化物是SO2而不是SO3。2．表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式的“四點(diǎn)”要求(1)可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)是否為1。(2)碳元素完全燃燒生成的氧化物是否為CO2(g)。(3)氫元素完全燃燒生成的氧化物是否為H2O(l)。(4)ΔH是否為“—”及單位是否正確。宏觀辨識(shí)與改變觀念：燃燒熱與中和熱比較燃燒熱中和熱相同點(diǎn)能量改變放熱反應(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1mol不肯定為1mol生成物的量不確定生成水的量為1mol表示方法燃燒熱為akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和熱為57．3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1【典例】(1)在25℃、101kPa時(shí)，H2在1.00molO2中完全燃燒生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的熱量。H2的燃燒熱為________。(2)已知：CH4的燃燒熱是ΔH＝－890kJ·mol－1，H2和CH4混合氣體112L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放出的熱量為3695kJ，則混合氣體中H2和CH4的體積比約為________。[解析](1)ΔH＝－eq\f(571.6kJ,2.00mol)＝－285.8kJ·mol－1。(2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(nH2＋nCH4＝5mol,nH2×285.8kJ·mol－1＋nCH4×890kJ,·mol－1＝3695kJ))解之：n(H2)∶n(CH4)≈1∶3。[答案](1)285.8kJ·mol－1(2)1∶3分別寫出表示H2、CH4燃燒熱的熱化學(xué)方程式：____________________________________________________，___________________________________________________。[答案]H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－11．以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式中能表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式的是()A．C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1B．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1B[A項(xiàng)，C(s)燃燒未生成穩(wěn)定氧化物CO2(g)，故其反應(yīng)熱不能叫燃燒熱；B項(xiàng)，符合燃燒熱的定義；C項(xiàng)，H2雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物H2O(l)，但由于其反應(yīng)熱表示的是2molH2完全燃燒時(shí)的熱量改變，故不是燃燒熱；D項(xiàng)，參與燃燒的H2雖然是1mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反應(yīng)熱也不是H2的燃燒熱。]2．已知反應(yīng)①稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1下列結(jié)論正確的是()A．碳的燃燒熱為110.5kJ·mol－1B．2molC(s)＋1molO2(g)的總能量比2molCO(g)的總能量高221kJC．0.5molH2SO4(濃)與1molNaOH溶液混合，放出57.3kJ熱量D．稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1mol水，放出57.3kJ熱量B[A項(xiàng)，1mol碳燃燒生成CO時(shí)放出的熱量不是碳的燃燒熱，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，依據(jù)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，即2molC(s)＋1molO2(g)的總能量比2molCO(g)的總能量高221kJ，正確；C項(xiàng)，濃硫酸溶于水放熱，所以0.5molH2SO4(濃)與1molNaOH溶液混合，放出熱量大于57.3kJ，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，醋酸是弱酸，電離汲取能量，所以醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1mol水放出的熱量小于57.3kJ，錯(cuò)誤。]能源1．能源2．新能源的特點(diǎn)新能源優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)太陽能能量巨大、清潔、足夠，不須要開采能量密度低、開發(fā)成本高、穩(wěn)定性差氫能燃燒熱值高、資源豐富、無毒、無污染儲(chǔ)存、運(yùn)輸困難地?zé)崮茈[藏量豐富正在開發(fā)之中風(fēng)能能量巨大不穩(wěn)定，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響甚大3．“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，以下能源中符合圖中的陰影部分的有________。①煤炭②石油③潮汐能④生物質(zhì)能⑤自然氣⑥太陽能⑦風(fēng)能⑧沼氣⑨地?zé)崮堍夂四躘答案]④⑥⑦⑧1．有專家指出，假如對(duì)燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)如圖所示轉(zhuǎn)化，那么，不僅可以消退對(duì)大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機(jī)。在此構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中太陽能最終轉(zhuǎn)化為()A．熱能 B．化學(xué)能C．生物質(zhì)能 D．電能A[題中關(guān)鍵信息是利用太陽能使CO2、H2O、N2重新組合，由圖可知組合成燃料，燃料燃燒后轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物并放出熱量，燃燒產(chǎn)物又結(jié)合太陽能轉(zhuǎn)化為燃料，如此循環(huán)太陽能最終轉(zhuǎn)化為熱能。]2．已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1，下列說法正確的是()A．CO的燃燒熱為－283kJ·mol－1B．CO的燃燒熱為566kJ·mol－1C．CO的燃燒熱ΔH＝－283kJ·mol－1D．下圖可表示由CO生成CO2的反應(yīng)過程和能量關(guān)系C[CO的燃燒熱為283kJ·mol－1，D圖中的量標(biāo)示錯(cuò)誤。]3．對(duì)于2C4H10(g)＋13O2(g)=8CO2(g)＋10H2O(l)；ΔH＝－5800kJ·mol－1的敘述中不正確的是()A．該反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH＝－5800kJ·mol－1，是放熱反應(yīng)B．該反應(yīng)的ΔH與各物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，與化學(xué)計(jì)量數(shù)也有關(guān)C．該式的含義為：25℃、101kPa下，2molC4H10氣體完全燃燒生成CO2D．該反應(yīng)為丁烷燃燒的熱化學(xué)方程式，由此可知丁烷的燃燒熱為5800kJ·mol－1D[D項(xiàng)考查燃燒熱的概念，必需為1mol物質(zhì)完全燃燒，生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量。]4．下列選項(xiàng)中說明乙醇作為燃料的優(yōu)點(diǎn)的是()①燃燒時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)②充分燃燒的產(chǎn)物不污染環(huán)境③乙醇是一種再生能源④燃燒時(shí)放出大量的熱A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④D[燃料的燃燒都是氧化還原反應(yīng)，乙醇作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是充分燃燒的產(chǎn)物不污染環(huán)境，乙醇是一種再生能源，燃燒時(shí)放出大量的熱。]5．(1)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＝－2219.9kJ·mol－1已知CO氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1試比較同物質(zhì)的量的C3H8和CO燃燒，產(chǎn)生的熱量比