2021-2022学年高二化学人教版选修四学案：1.2-燃烧热-能源-Word版含解析.docx

其次节燃烧热　能源
[学习目标]　1.理解燃烧热的概念，把握有关燃烧热的计算。(重难点)　2.了解我国的能源结构和新能源的开发利用。

一、燃烧热
1．定义
25 ℃、101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，单位：kJ/mol，ΔH<0。
2．意义
例如：C2H2的燃烧热为1 299.6 kJ/mol，表示在101_kPa时，1_mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出1 299.6 kJ的热量。

1．在25 ℃、101 kPa下，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等，这句话对吗？
【提示】　正确。因燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，2 mol硫完全燃烧放出的热量除以2才是燃烧热。
2．表示物质燃烧热的热化学方程式有何特殊要求？
【提示】　可燃物的化学计量数必需是“1”；产物必需是稳定的氧化物。
二、能源
1．定义：能供应能量的资源，它包括化石燃料、阳光、流水、风力、潮汐以及柴草等。
2．化石燃料
化石燃料包括煤、石油和自然 气。
特点：①隐蔽量有限，不能再生；②利用率低；③污染环境。解决问题措施与对策：①提高使用效率；②节省现有能源；③开发新能源。
3．新能源
(1)新能源包括太阳能、氢能、地热能、风能、生物质能、海洋能等。
(2)特点：资源丰富，可再生，无污染或污染少。
4．解决能源危机的方法
节省现有的能源，开发新能源，提高能源的利用率。

3．煤、石油、自然 气是可再生能源吗？
【提示】　不是。
4．怎样提高化石燃料的燃烧效率？
【提示】　燃料与空气有足够大的接触面积；空气适当过量。

1．易误诊断
(1)1 mol H2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热。
(　　)
(2)燃烧热随着化学方程式的化学计量数转变。(　　)
(3)液化石油气、自然 气为清洁能源，因此它们属于新能源。
(　　)
(4)为了缓解能源紧急，实现可持续进展，应大力进展火力发电。(　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2．下列关于燃烧热的说法中正确的是(　　)
A．1 mol物质燃烧所放出的热量
B．常温下，可燃物燃烧放出的热量
C．在25 ℃、1.01×105 Pa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
D．任何条件下1 mol可燃物完全燃烧放出的热量
【解析】　该题考查对燃烧热概念的理解。燃烧热是指在25 ℃、1.01×105 Pa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。
【答案】　C
3．下列各组物质的燃烧热相等的是(　　)
A．碳和二氧化碳
B．1 mol 碳和3 mol 碳
C．3 mol 乙炔和1 mol 苯
D．淀粉和纤维素
【解析】　燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，故B正确。D中淀粉和纤维素都可以表示为(C6H10O5)n，但n不同，燃烧热不同。
【答案】　B
4．绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一次能源中的水能、地热能、自然 气等；二次能源中的电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是：①太阳能　②风能　③石油　④煤　⑤潮汐能　⑥木材(　　)
A．①②③　　　　　 B．③④⑤
C．④⑤⑥ D．①②⑤
【答案】　D

同学分组探究一　燃烧热的理解与计算
第1步探究——问题引入，自主探究
1．燃烧热概念中“稳定的氧化物”的涵义是什么？
【提示】　可燃物中元素转化为稳定的氧化物，如C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)。
2．怎样计算可燃物的燃烧热？
【提示】　燃烧热ΔH＝－ kJ/mol。
第2步阐述——要点归纳，深化学问
1．燃烧热的三要素
燃烧热
2．燃烧热的计算
(1)已知燃烧热(ΔH)求反应放出的热量(Q放)，Q放＝n(可燃物)×|ΔH|
(2)已知确定物质的量的可燃物完全燃烧放出的热量(Q放)，求该物质的燃烧热(ΔH)
ΔH＝－
3．表示燃烧热的热化学方程式的书写
燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，故在表示燃烧热的热化学方程式中常毁灭分数。如表示C8H18(l)燃烧热的热化学方程式应写成C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ/mol；而不能写成2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ/mol。

文字叙述燃烧热时，用正值或ΔH表示，例如，CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1或ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。
第3步例证——典例印证，思维深化
　下列两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 220 kJ·mol－1
请依据上面两个热化学方程式，回答下列问题：
(1)H2的燃烧热为________，C3H8的燃烧热为__。
(2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________。
(3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 847 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是__。
【解析】　(1)依据燃烧热的概念知H2、C3H8的燃烧分别为285.8 kJ·mol－1、2 220 kJ·mol－1。
(2)燃烧释放的总热量的计算式为Q放＝1 mol×285.8 kJ·mol－1＋2 mol×2 220 kJ·mol－1＝4 725.8 kJ。
(3)设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有：

解得n1＝ mol　n2＝ mol
在相同p、T时，V(H2)∶V(C3H8)＝n(H2)∶n(C3H8)＝3∶1
【答案】　(1)285·8 kJ·mol－1　2 220 kJ·mol－1
(2)4 725.8 kJ　(3)3∶1
第4步运用——精选习题，落实强化
1．已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1，下列说法正确的是 (　　)
A．CO的燃烧热为－283 kJ·mol－1
B．CO的燃烧热为566 kJ·mol－1
C．CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ·mol－1
D．下图可 由CO生成CO2的反应过程和能量关系

【解析】　CO的燃烧热为283 kJ·mol－1，D图中的量标示错误。
【答案】　C
2．下列说法正确的是 (　　)
A．硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热
B．在25 ℃、101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1，可知CO的燃烧热为283 kJ·mol－1
D．乙炔的燃烧热为1 299.6 kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2 599.2 kJ·mol－1
【解析】　理解燃烧热的概念，一是留意可燃物的用量为1 mol纯物质；二是留意反应的程度，完全燃烧并生成稳定的氧化物，如C生成CO2(g)，S生成SO2(g)，H生成H2O(l)。选项A没有指明硫的物质的量为1 mol；选项B中没有指明1 mol碳完全燃烧生成CO2；选项D中热化学方程式的生成物水应为液态，反应热ΔH与其不对应。
【答案】　C
3．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　 ΔH＝－57.3 kJ/mol
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ/mol
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)
ΔH＝－5 518 kJ/mol
D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ/mol
【解析】　A项，产物为2 mol H2O，ΔH应为－57.3 kJ/mol×2＝－114.6 kJ/mol，所以A错，B对；C项H2O应为液态，所以C错；D项，ΔH应为－5 518 kJ/mol×2＝－11 036 kJ/mol。
【答案】　B
4．家用液化气的主要成分之一是丁烷，当1.0 kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量为5×104 kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式：____，
丁烷的燃烧热为________kJ/mol。已知1 mol液态水汽化时需要吸取44 kJ的热量，C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH＝________kJ/mol。
【解析】　1 kg丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时，放出的热量为5×104 kJ，则1 mol丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为： kJ＝2 900 kJ，故丁烷燃烧的热化学方程式为：C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ/mol，丁烷的燃烧热为2 900 kJ/mol。
当丁烷燃烧生成的5 mol液态水变为气态水时，需吸取5 mol×44 kJ/mol＝220 kJ的热量，故C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH＝－2 900 kJ/mol＋220 kJ/mol＝－2 680 kJ/mol。
【答案】　C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2900 kJ/mol　2900　－2680

“四看法”精确     书写表示燃烧热的热化学方程式
一看可燃物的化学计量数是否为1。
二看碳元素完全燃烧生成的氧化物是否为CO2(g)。
三看氢元素完全燃烧生成的氧化物是否为H2O(l)。
四看ΔH是否为“－”及单位是否正确。
同学分组探究二　能源的综合利用
第1步探究——问题引入，自主探究

1．图中漫画警示我们能源危机离我们很近，应如何应对能源危机？
【提示】　a．开源节流，即开发新的能源和节省现有的能源。
b．提高能源的利用率。
2．氢气的燃烧热为ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，试写出表示氢气燃烧热的热化学方程式，并指出用氢气作燃料有哪些优点？
【提示】　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，用H2作燃料的主要优点有：①燃烧热值高，即单位质量放出的热量多；②产物是水，对环境无污染；③来源丰富。
第2步阐述——要点归纳，深化学问
1．能源的分类

2．能源危机的解决方法
(1)开源节流，提高能源的利用率。调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节省油气资源，加大科技投入。
(2)新能源的开发。太阳能、燃料电池、风能和氢能是最有期望的新能源。这些新能源资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。
3．新能源的特点
(1)太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，清洁无污染，不需开采和运输。缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。
(2)氢能有三大优点：一是燃烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。
(3)地热能隐蔽丰富，已被应用。
(4)风能是太阳能的一种转换形式，风能能量巨大。缺点是其具有不稳定性，受地区、季节、气候影响较大。
第4步运用——精选习题，落实强化
1．关于能源，以下说法不正确的是(　　)
A．煤、石油、自然 气等燃料属不行再生能源
B．煤、石油、水煤气可从自然界直接猎取，属一次能源
C．太阳能是一次能源，新能源，可再生能源
D．潮汐能来源于月球引力
【解析】　煤、石油、自然 气等化石燃料隐蔽量有限，不行再生，最终将会枯竭，A正确；煤、石油等可从自然界直接猎取，属一次能源，但水煤气是由焦炭与H2O(g)在高温下反应制取，属二次能源，B错误；太阳能既是一次能源，新能源，还是可再生能源，C正确；潮汐能来自于月球引力，D正确。
【答案】　B
2．21世纪人类正由“化石能源时代”逐步向“多能源时代”过渡，下列不属于新能源的是(　　)
A．电力　　　　　　　　　B．核能
C．太阳能 D．氢能
【解析】　新能源主要包括核能、地热能、潮汐能、氢能、太阳能、风能等。
【答案】　A
3．下列说法中不正确的是(　　)
A．化石燃料在任何条件下都能充分燃烧
B．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体
C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好
D．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将提高
【解析】　化石燃料只有在适当的温度和有氧气存在的状况下才能燃烧。化石燃料不经处理直接燃烧可产生污染物CO、SO2等有害气体。化石燃料(煤)经深加工后变为气体燃料，不仅削减SO2对大气的污染，而且能提高燃烧效率。
【答案】　A
4．能源是人类赖以生存和进展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题：
(1)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是________(填字母)。
A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简洁燃烧掉太惋惜，应当综合利用
B．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠
C．煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严峻
D．通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率
(2)乌克兰科学家将铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是____。
(3)乙醇是将来内燃机的首选环保型液体燃料。2.0 g乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43 kJ的热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为____。
【解析】　(1)煤是一种化石燃料，也是重要的化工原料，属于不行再生能源，把煤作燃料简洁燃烧掉是一种铺张，并且煤中所含的硫在燃烧时生成SO2会对环境造成污染，通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率。(2)煤油雾化后可使煤油与助燃剂充分接触，提高燃烧效率。(3)1 mol乙醇燃烧时放出的热量为59.43 kJ×＝1 366.89 kJ。
【答案】　(1)ACD
(2)使煤油雾化，增大煤油与助燃剂的接触面积，提高燃烧效率
(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 366.89 kJ·mol－1

技巧方法(1)　紧扣概念，巧判燃烧热、中和热
1．燃烧热、中和热的比较

燃烧热
中和热
相
同
点
能量变化
放热反应
ΔH及其单位
ΔH<0，单位均为kJ·mol－1
不
同
点
反应物的量
可燃物为1 mol
不愿定为1 mol
生成物的量
不确定
生成的水为1 mol
含义
101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
2.认准“1”巧断燃烧热、中和热的热化学方程式
(1)中和热的热化学方程式以生成1 mol水为标准。
(2)燃烧热的热化学方程式以可燃物为1 mol为标准。
——[体验训练]—————————————————
1．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的确定值均正确)(　　)
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 366.8 kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋57.3 kJ/mol(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296.8 kJ/mol(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2 kJ/mol(反应热)
【解析】　燃烧热生成的水应为液态，A错；中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，B错；热化学方程式必需标明物质的状态，D错。
【答案】　C
2．已知下列热化学方程式：
①CaCO3(s)===CaO＋CO2(g)　 ΔH＝177.7 kJ
②C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝－131.3 kJ·mol－1
③H2SO4(l)＋NaOH(l)===Na2SO4(l)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
⑤CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－283 kJ·mol－1
⑥HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
⑦2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
⑧C(s)＋O2(g)===CO(g)　 ΔH＝－a kJ·mol－1
⑨2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　 ΔH＝－b kJ·mol－1
(1)上述热化学方程式中，不正确的有________，表示燃烧热的热化学方程式有__。
(2)反应③、⑥的反应物不同，反应热却相同的缘由是_____。
【解析】　(1)由于①中CaO没标状态，且反应热应为ΔH＝＋177.7 kJ·mol－1；②为吸热反应，ΔH>0; ③中除H2O外，其他物质的状态不是“l”应为“aq”，因此①②③错误。燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，故④⑤能正确表示燃烧热。
(2)虽然反应物不同，但反应实质都是H＋(aq)和OH－(aq)反应生成H2O(l)，所以反应热相同。
【答案】　(1)①②③　④⑤
(2)两个反应实质均为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，所以反应热相同