2021-2022年高二化学 专题一 能源的充分利用教学案

2021年高二化学专题一能源的充分利用教学案

【教学目标】：:1.能通过查阅资料,调查研究等方法了解人类所面临的能源危机,认识节约能源,充分利用能源的重要意义

2. 了解化学在解决能源危机中的重要作用及常见的节能方法.

3.了解标准燃烧热的概念，热值的概念

4．了解化石燃料的利弊及新能源的开发

【教学重点、难点】::标准燃烧热和热植的概念

【教学模式】:讨论讲解结合

【教学过程】：

【引言】；随着经济的增长和人类生活水平的提高，能源的消耗越来越大，人类所面临的能源危机越来越严重，为了更好的解决能源问题，提高现有的利用能源效率。并寻找新的能源具有十分重要的意义。

【板书】：一、能源的充分利用

1、能源：能源就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。其中直接取自自然，没有加工和转换的能量和资源是一次能源；

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由一次能源经过加工转换后得到的能源是二次能源。

一次能源：化石能源、太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等

二次能源：电力、热力、氢能等

讲述：能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。

煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法：节约现有能源，提高能源的利用率，开发新能源。

2、节约能源的重要措施：

科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。

使燃料充分燃烧的措施：

（1）通入充足且适量的空气；

（2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。

一直以来，煤作为最重要的传统燃料之一为经济的发展做出了巨大的贡献，请大家思考，在许多场合将煤快直接燃烧，这种燃烧方式存在什么缺陷？

煤与空气接触面积不够，内部煤的燃烧效率

直接燃烧回使其中含硫转化成二氧化硫。引起大气污染。

煤的形成需经数亿年的时间，属于不可再生能源，且大量开采虽成本较低，但存在造成实用文档

地面塌陷及瓦斯爆炸等隐患。

小结：煤的直接燃烧是一种低效的利用，且对环境会造成污染。

问：大家有哪些提高煤转化率的方法？

1）做成蜂窝状，一增大接触面积。

2）煤的液化

3）煤的汽化

【交流与讨论】：你认为“交流与讨论”中的观点怎样？煤气是煤和水在高温下得到的煤转化为水煤气与直接获得的能量是一样的，将煤转化成水煤气增加耗能。但提高了燃烧效率

除去了硫，避免了二氧化硫污染大气

【思考】：由此可见，提高燃料燃烧效率十分重要，总结日常生活中一些节能的措施。燃烧时增加空气的流量

在煤气的进风口通入足量的空气。

我国调整和优化能源结构的方向：一方面，要提高煤燃烧的热利用率；另一方面，降低煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加快开发水电、核电和新能源，实现可持续发展。

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3、新能源的特点：

资源丰富，可再生，对环境无污染或很少污染。

最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能等。

过渡：燃料燃烧过程中放出的热能是人类生活和生产所需能量的重要来源。质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧后放出的热量不相等。人们通常用标准燃烧热或热值来衡量燃料燃烧放出热量的大少。

【板书】二、标准燃烧热、热值——衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量

1、标准燃烧热定义：在101kPa时，l mol物质完全燃烧的反应热.

热值定义：在101kPa时，l g物质完全燃烧的反应热.

关于燃烧热的理解：

①研究条件： 25℃ ,101 kPa

②反应程度：完全燃烧

③燃烧物的物质的量：1 mol

④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol）

⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25℃ ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物

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如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl(g)；N→N2(g)

【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？

答：①燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物；

②研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。

所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。由于计算燃烧热时，可燃物质是以 1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。

2、研究物质标准燃烧热的意义

了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。3、燃烧热的计算及应用

［例题］1.在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3 kJ 的热量，试写出CH4燃烧的热化学方程式。1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？

解析：根据题意，在101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧的热化学方程式为：

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CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=－890.3 kJ/mol

即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。

1 000 L CH4（标准状况）的物质的量为：

n(CH4)=1000L÷22.4L·mol-1=44.6 mol

1 mol CH4 完全燃烧放出890.3 kJ的热量，

44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为：

44.6 mol×890.3 kJ/mol=3.97×104 kJ

答案：CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（标准状况）完全燃烧产生的热量为3.97×104 kJ。

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