高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量第二节 燃烧热 能源教学设计及反思

第二节　燃烧热　能源

目标与素养：1.理解燃烧热的定义及燃烧热的化学方程式的书写。(宏观辨识与变化观念)2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。(科学态度与社会责任)

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－1，ΔH<0。

2．意义

25 ℃、101 kPa时甲烷的燃烧热ΔH＝－890.31 kJ·mol－1，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.31 kJ·mol－1。

说明：1 mol 甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31 kJ的热量。

微点拨：C、H、S的稳定氧化物分别为CO2(g)，H2O(l)，SO2(g)。

二、能源

1．定义

能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。

2．分类

(1)化石燃料

①包括：煤、石油、天然气。

②缺点

(2)新能源

①类别：新能源主要包括太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能。

②特点：资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。

　氢能作为能源的优点有哪些？缺点有哪些？

[答案]　优点有燃烧值高，资源丰富，无毒无污染。缺点为储存运输困难，水制H2技术有待突破。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)1 mol碳在常温常压下燃烧所放出的热量为碳的燃烧热。  (　　)

(2)1 mol H2完全燃烧生成1 mol气态水所放出的热量称为氢气的燃烧热。

  (　　)

(3)化石燃料主要包括石油、煤和天然气，它们蕴藏无限，可以再生。

     (　　)

(4)太阳能是一级能源、新能源、可再生能源。  (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√

2．形成节约能源和保护生态环境的产业结构是人类与自然和谐发展的重要保证，你认为下列行为中有悖于这一保证的是(　　)

A．开发太阳能、生物质能、风能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料

B．研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展

C．在农村推广使用沼气

D．减少资源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生

B　[开发太阳能、生物质能、风能等新能源，减少了煤、石油等化石燃料的使用，减少污染，保护环境，故A正确；研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展，化石燃料在地球上的含量是有限的，加大开采，必然带来能源的匮乏和污染物的增多，故B错误；在农村推广使用沼气，沼气是由植物秸秆等发酵制得的，属于可再生资源，故C正确；减少资源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生，符合节约能源和保护生态环境的要求，D正确。]

3．已知热化学方程式

①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　

ΔH＝－890 kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　

ΔH＝－566 kJ·mol－1

则CH4、H2、CO的燃烧热分别为________、________、________。　

[答案]　890 kJ·mol－1　285.8 kJ·mol－1　283 kJ·mol－1

1．燃烧热理解的两关键

(1)关键一是“完全燃烧”，指可燃物在O2中充分燃烧。

(2)关键二是“稳定氧化物”：碳的稳定氧化物是CO2而不是CO；氢的稳定氧化物是液态水而不是气态水；硫的稳定氧化物是SO2而不是SO3。

2．表示燃烧热的热化学方程式的“四点”要求

(1)可燃物的化学计量数是否为1。

(2)碳元素完全燃烧生成的氧化物是否为CO2(g)。

(3)氢元素完全燃烧生成的氧化物是否为H2O(l)。

(4)ΔH是否为“—”及单位是否正确。

宏观辨识与变化观念：燃烧热与中和热比较

【典例】　(1)在25 ℃、101 kPa时，H2在1.00 mol O2中完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的热量。H2的燃烧热为________。

(2)已知：CH4的燃烧热是ΔH＝－890 kJ·mol－1，H2和CH4混合气体112 L(标准状况下)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为3 695 kJ，则混合气体中H2和CH4的体积比约为________。

[解析]　(1)ΔH＝－＝－285.8 kJ·mol－1。

(2)

解之：n(H2)∶n(CH4)≈1∶3。

[答案]　(1)285.8 kJ·mol－1　(2)1∶3

分别写出表示H2、CH4燃烧热的热化学方程式：

_____________________________________________________，

_____________________________________________________。

[答案]　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　

ΔH＝－890 kJ·mol－1

1．下列热化学方程式中ΔH的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是(　　)

A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ·mol－1

B．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1

C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.3 kJ·mol－1

B　[根据燃烧热的概念可知，A项生成的不是氧化物；B项符合燃烧热的概念；C项H2的化学计量数不是1；D项生成的不是液态水。]

2．已知反应①稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1下列结论正确的是(　　)

A．碳的燃烧热为110.5 kJ·mol－1

B．2 mol C(s)＋1 mol O2(g)的总能量比2 mol CO(g)的总能量高221 kJ

C．0.5 mol H2SO4(浓)与1 mol NaOH溶液混合，放出57.3 kJ热量

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ 热量

B　[A项，1 mol碳燃烧生成CO时放出的热量不是碳的燃烧热，错误；B项，根据2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，即2 mol C(s)＋1 mol O2(g)的总能量比2 mol CO(g)的总能量高221 kJ，正确；C项，浓硫酸溶于水放热，所以0.5 mol H2SO4(浓)与1 mol NaOH溶液混合，放出热量大于57.3 kJ，错误；D项，醋酸是弱酸，电离吸收能量，所以醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水放出的热量小于57.3 kJ，错误。]

1.能源

2．新能源的特点

3．“能源分类相关图”如图所示，以下能源中符合图中的阴影部分的有________。

①煤炭　②石油　③潮汐能　④生物质能　⑤天然气　⑥太阳能　⑦风能　⑧沼气　⑨地热能　⑩核能

[答案]　④⑥⑦⑧

1．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，从而能够实现如图所示转化，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为(　　)

A．热能　　　　 B．化学能

C．生物质能 D．电能

A　[题中关键信息是利用太阳能使CO2、H2O、N2重新组合，由图可知组合成燃料，燃料燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环太阳能最终转化为热能。]

2．下列热化学方程式正确的是(ΔH的绝对值均正确)(　　)

A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)

ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)

C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH＝－269.8 kJ·mol－1 (反应热)

D．2NO2===O2＋2NO　                

ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)

C　[A项，燃烧热要求反应生成的氧化物必须是稳定的氧化物，H2O必须为液态，错误；B项，中和反应是放热反应，ΔH应小于0，错误；D项，热化学方程式中应标明物质的聚集状态，错误。]

3．对于2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l)　ΔH＝－5 800 kJ·mol－1的叙述中不正确的是(　　)

A．该反应的反应热为ΔH＝－5 800 kJ·mol－1，是放热反应

B．该反应的ΔH与各物质的状态有关，与化学计量数也有关

C．该式的含义为：25 ℃、101 kPa下，2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5 800 kJ

D．该反应为丁烷燃烧的热化学方程式，由此可知丁烷的燃烧热为5 800 kJ·mol－1

D　[D项考查燃烧热的概念，必须为1 mol物质完全燃烧，生成稳定氧化物放出的热量。]

4．下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是(　　)

①燃烧时发生氧化反应　②充分燃烧的产物不污染环境　③乙醇是一种再生能源　④燃烧时放出大量的热

A．①②③　　　　 B．①②④

C．①③④ D．②③④

D　[燃料的燃烧都是氧化还原反应，乙醇作为燃料的优点是充分燃烧的产物不污染环境，乙醇是一种再生能源，燃烧时放出大量的热。]

5．(1)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 219.9 kJ·mol－1

已知CO气体燃烧的热化学方程式为

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1

试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为________。

(2)已知氢气燃烧的热化学方程式为

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为________。

[解析]　(1)同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值为：≈7.84。(2)等质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值为：≈2.83。

[答案]　(1)7.84　(2)2.83