2019-2020学年高中化学人教版选修4江苏专用文档：第一章 化学反应与能量 第二节 Word版含答案

第二节 燃烧热 能源
[学习目标定位] 1.正确认识燃烧热的概念，学会利用燃烧热进行相关的计算。

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。

一、燃烧热
1.已知2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －
1，若燃烧1 mol 氢气生成液态水时的
反应热为ΔH 1，生成气态水时的反应热为ΔH 2，则ΔH 1和ΔH 2ΔH 1<ΔH 2；ΔH 1＝－285.8 kJ·mol －1
，表示的意义是1 mol H 2完全燃烧生成稳定的液态水，放出285.8 kJ 的
热量。

2.燃烧热的概念及其计算
(1)燃烧热的概念是25 ℃、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。

燃烧热的单位是kJ·mol －
1。

(2)燃烧热的意义：甲烷的燃烧热为890.31 kJ·mol －
1，或ΔH ＝－890.31 kJ·mol －
1，它表示25 ℃、
101 kPa 时，1 mol CH 4完全燃烧生成CO 2和液态H 2O 时放出890.31 kJ 的热量。

(3)燃烧热的计算：由燃烧热定义可知：25 ℃、101 kPa 时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q 放＝n (可燃物)×|ΔH |；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH ＝－
Q 放
n (可燃物)。

此公式中的ΔH 是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。

例1 下列热化学方程式中能表示可燃物燃烧热的是( ) A.CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－283 kJ·mol －
1
B.CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－802.3 kJ·mol －
1
C.2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －
1
D.2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH ＝－484.0 kJ·mol －
1
答案 A
解析 表示燃烧热的热化学方程式要求1 mol 纯物质完全燃烧，生成稳定的燃烧产物。

符合要求的只有A 项。

规律方法 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，应以燃烧1 mol 纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。

例2 计算填空：
(1)在25 ℃、101 kPa 时，H 2在1.00 mol O 2中完全燃烧生成2.00 mol H 2O(l)放出571.6 kJ 的热量。

H 2的燃烧热为 。

(2)已知： CH 4的燃烧热是ΔH ＝－890 kJ·mol －
1，H 2和CH 4混合气体112 L(标准状况下)完全
燃烧生成CO 2和液态水时放出的热量为 3 695 kJ ，则混合气体中H 2和CH 4的体积比为 。

答案 (1)285.8 kJ·mol －
1 (2)1∶3
解析 (1)H 2的燃烧热应以燃烧1 mol H 2为标准，当H 2完全燃烧生成2.00 mol H 2O 时，需燃烧2.00 mol H 2，故H 2的燃烧热为571.6 kJ 2 mol ＝285.8 kJ·mol －1。

(2)设混合气体中H 2和CH 4的物质的量分别为x 和y ，则有：
⎩⎨
⎧
x ＋y ＝
112 L
22.4 L·mol －1
x ×285.8 kJ·
mol －1＋y ×890 kJ·mol －1＝3 695 kJ
解之得：x ≈1.25 mol ，y ＝3.75 mol 则n (H 2)∶n (CH 4)＝1∶3。

二、能源
1.能源有不同的分类，具体如下：
2.我国能源现状：我国目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机趋于严重。

3.化石燃料和新能源
(1)化石燃料的利弊：蕴藏量有限、不能再生；利用率低；污染环境，特别是造成酸雨和温室效应。

(2)太阳能是能量巨大的清洁能源，缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。

(3)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。

例3 下列分别是利用不同能源发电的实例图形，其中不属于新能源开发利用的是( )
答案 C
解析 C 项，火力发电是利用煤作燃料，不属于新能源的开发利用。

例4 能源是人类生存和发展的重要支撑因素。

常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能、核能等)的开发。

(1)我国目前最主要的能源品种是 ，能源利用中存在的主要问题有 。

(2)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣： ①3FeCl 2＋4H 2O(g)=====500 ℃
Fe 3O 4＋6HCl ＋H 2； ②2Fe 3O 4＋3Cl 2＋12HCl===6FeCl 3＋6H 2O ＋O 2； ③6FeCl 3=====300 ℃
6FeCl 2＋3Cl 2。

科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是 ，该物质作为燃料的优点有 、 、 。

答案 (1)煤 人均能源占有量小，能源利用率低，单位产值能耗高(答案合理即可) (2)H 2 燃烧热值高 无污染 资源丰富
1.当今国际能源研究的热点之一是寻找新能源，下列能源不属于新能源的是( ) A.太阳能 B.氢能 C.风能 D.天然气
答案 D
解析 新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。

指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

2.下列说法不正确的是( )
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 、SO 2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 答案 A
解析 化石燃料只有在适当的温度和有氧气存在的情况下才能燃烧充分；化石燃料不经过处理直接燃烧可产生污染物CO 、SO 2等有害气体；化石燃料(煤)经深加工后变为气体燃料，不仅减少SO 2等对大气的污染，而且能提高燃烧效率。

3.已知3.0 g 乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98 kJ ，则表示乙烷燃烧热的热化学方程式是( )
A.2C 2H 6(g)＋7O 2(g)===4CO 2(g)＋6H 2O(g) ΔH ＝－3 119.6 kJ·mol －
1
B.C 2H 6(g)＋5
2O 2(g)===2CO(g)＋3H 2O(g)
ΔH ＝－1 559.8 kJ·mol －
1
C.C 2H 6(g)＋7
2O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(g)
ΔH ＝－1 559.8 kJ·mol －
1
D.C 2H 6(g)＋7
2O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l)
ΔH ＝－1 559.8 kJ·mol －
1
答案 D
解析 由于燃烧热的热化学方程式应以1 mol 燃料为标准书写且生成的水为液态，故A 项不
符合题意；燃烧产物CO 不是C 2H 6完全燃烧后的稳定氧化物，H 2O 的状态不应为气态而应为液态，故B 项不符合题意；常温下水为液态，故C 项不符合题意。

4.油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：
C 57H 104O 6(s)＋80O 2(g)===57CO 2(g)＋52H 2O(l)
已知燃烧1 kg 该化合物释放出热量3.8×104 kJ ，油酸甘油酯的燃烧热为( ) A.3.8×104 kJ·mol －
1
B.－3.8×104 kJ·mol －
1
C.3.4×104 kJ·mol －
1
D.－3.4×104 kJ·mol －
1
答案 C
解析 燃烧热是指25 ℃、101 kPa 下，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，则1 mol 油酸甘油酯的燃烧热为3.8×104 kJ 1 000 g
884 g·mol －1
≈3.4×104 kJ·mol －1。

5.下列两个热化学方程式：
2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －
1
C 3H 8(g)＋5O 2(g)===3CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－2 220 kJ·mol －
1
现有H 2和C 3H 8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H 2和C 3H 8的体积比是( )
A.2∶1
B.3∶1
C.4∶1
D.5∶1 答案 B
解析 设H 2、C 3H 8的物质的量分别为n 1、n 2，则有
⎩⎪⎨⎪⎧
n 1＋n 2＝5 mol
n 1×285.8 kJ·
mol －1＋n 2×2 220 kJ·mol －1＝3 847 kJ
解得⎩⎨⎧
n 1≈15
4 mol
n 2
≈5
4 mol
在相同压强、温度下
V (H 2)∶V (C 3H 8)＝n (H 2)∶n (C 3H 8)＝3∶1。

[对点训练]
题组一能源问题
1.下列叙述中，正确的是()
A.电能是二次能源
B.水力是二次能源
C.天然气是二次能源
D.水煤气是一次能源
答案 A
解析根据能源的划分原则，电能和水煤气属于二次能源，水力和天然气是一次能源。

A正确。

2.氢气是人类未来最理想的燃料，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是()
A.利用太阳能直接使水分解产生氢气
B.以焦炭和水制取水煤气(含CO和H2)后分离出氢气
C.用铁和盐酸反应放出氢气
D.由热电站提供电力电解水产生氢气
答案 A
解析电解水制备H2需消耗大量电能；用焦炭制水煤气需消耗大量热能。

3.下列选项能说明乙醇作燃料的优点的是()
①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境
③乙醇是一种可再生能源④燃烧时放出大量的热
A.①②③
B.①②④
C.①④③
D.②③④
答案 D
解析乙醇作燃料的优点：燃烧时放出大量热，燃烧产物为CO2和H2O，不污染环境，又是一种可再生能源。

4.(2017·西安一中高二期中)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。

下列符合未来新能源标准的是()
①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能
A.①②③④
B.⑤⑥⑦⑧。