2020-2021学年苏教版选修4 专题1第一单元 化学反应中的热效应(第5课时) 课件(63张)

⑥在生产和生活中，还需要充分利用燃料燃烧所放出的能 量。例如，火力发电厂会产生大量的余热，发电厂的附近常建 有其他工厂(如水泥厂)，用发电厂产生的余热进行生产。
(2)寻找新的能源，现在正在探索的新能源有太阳能、氢能、 风能、地热能、海洋能和生物质能等。它们来源丰富，可以再 生，没有污染或污染很小。
完全燃烧时，下列元素要生成对应的氧化物： C→CO2 H→H2O S→SO2 C→CO 不是完全燃烧，而 S→SO3 不是燃烧产物，生成的 水为液态，不能是气态。 (4)因为物质燃烧都是放热反应，所以表达物质燃烧热时的 ΔH 均为负值，即 ΔH<0。
(5)燃烧热是以 1 mol 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 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。
探究点二
燃烧热的计算方法
1．燃烧热是以 1 mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的， 因此计算燃烧反应释放的热量时先应计算出可燃物的物质的量 [n(可燃物)]，然后根据该可燃物的燃烧热 ΔHC 计算燃烧反应所 释放的热量。其计算公式为 Q 放＝n(可燃物)×ΔHC。
2．有关燃烧热的混合物的计算方法 (1)列方程组法。列方程组法思路简单，应用普遍，但求解 过程繁杂。 (2)十字交叉法。
c．燃烧性能好，与空气混合时有广泛的可燃范围。 d．无污染，氢燃烧产生 H2O，不会污染环境。 e．可循环利用，生成的 H2O 再分解为 H2 和 O2，可再循环 使用。可谓取之不尽，用之不竭。 f．氢转化可得到的能量的形式多样，既可燃烧提供热能， 进一步转化为机械能及其他能量，也可以制成燃料电池直接转 化为电能。
提高燃料燃烧效率的方法有： ①将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接触面积。 ②通过一定的方法将煤转化为液体燃烧(如甲醇)。 ③通过一定的方法将煤转化为气体燃料(如煤气)。 ④在农村，燃烧秸秆时，常使用鼓风机(或风箱)，通过鼓入 足量的空气，使秸秆充分燃烧。 ⑤在使用煤气或天然气作燃料时，常通过调节燃气的进风 口，通入足量的空气，保证气体的充分燃烧。
热量。
二、能源
1．定义 能 提 供 ___能__量______ 的 自 然 资 源 ， 它 包 括 化 石 燃 料 、 ___阳__光______、____风__力_____、____流__水_____、___潮__汐______以及柴 草等。
2．类型及特点 (1)化石燃料 ①种类：____煤_______、___石__油______、__天__然__气_____。
25 ℃、101 kPa 下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次 是 393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2 800 kJ/mol，则 下列热化学方程式正确的是( D )
A．C(s)＋12O2(g)===CO(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋571.6 kJ/mol
例 如 ， C8H18 燃 烧 的 热 化 学 方 程 式 ： 2C8H18(l) ＋ 25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－11 036 kJ/mol，C8H18 的燃烧热为 5 518 kJ/mol，而不是 11 036 kJ/mol，表示 C8H18 燃 烧热的热化学方程式：C8H18(l)＋225O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ/mol。
5．新能源的开发 新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括 太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等。
(1)太阳能 将太阳能转化为人类可控制的能量一直是科学家不断探索 的领域，例如，将太阳能转化为电能。美国俄亥俄州州立大学 的生物化学家已成功研制出一种模拟生物体系的光化电池，该 电池用叶绿体转化和储存太阳能，转化率接近 1%(仿生系统转 化率为 0.002%)。为了将太阳能转化为电能，科学家研究了许多 光电转换材料，如单晶硅材料、多晶硅材料及非晶硅材料等， 因采用新技术，光电转化效率增大。
(2)氢能 氢能是人类最理想的能源，主要用作高能燃料，可应用于 飞机、汽车、燃料电池等需要热能或其他形式能量的设备中。 ①氢能的特点 a．氢气的密度最小，在标准状况下仅为 0.089 9 g/L。 b．原料来源广，地球上分布着大量的水，其组成元素为 H 和 O。若把其中的氢提取出来，其产生的总热量比地球上所有 化石燃料燃烧放出的热量还多 9 000 倍。
H2 与 C3H8 的体积比一定大于 3 2，故选 B。
方法三：混合物计算的另一种常规思维方法是平均值法 ——十字交叉法。把 5 mol 混合气体看做纯净气体，该气体的平 均燃烧热为 3 847 kJ/5 mol＝769.4 kJ/mol，有：
得 V(H2) V(C3H8)＝1 450.6 483.6＝3 1。 可得二者的物质的量之比也为 3 1。故正确答案为 B。
2．燃烧热和中和热的异同
1．氢气的燃烧热 ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，想一想，下面表 示氢气燃烧热的热化学方程式正确吗？
H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
提示：不正确。燃烧热测得数据的条件是 25 ℃，101 kPa， 此时水应该是液态。
2．燃烧热与反应热 ΔH 有何关系？
提示：①反应热范围广，包括中和热、燃烧热、溶解热等 所有化学反应中的热量变化，而燃烧热只是反应热的一种形式； ②反应热有吸热与放热之分，而燃烧只能放热，即 ΔH<0。可用 以下图示表示：
【例 1】 分析以下几个热化学方程式，其中表示燃烧热的 热化学方程式的是( B )
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ/mol D.12C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 400 kJ/mol 解析：燃烧热是指在 25 ℃、101 kPa 下，1 mol 纯物质完全 燃烧生成稳定化合物时所放出的热量，需要注意的是水为液态 时稳定。在热化学方程式中 ΔH<0 表示放热，ΔH>0 表示吸热， 故在题给选项中 A、B、C 错误，故正确答案为 D。
专题一
化学反应与能量变化
第一单元 化学反应中的热效应
第5课时 能源的充分利用
01课前自主学习 03随堂基础巩固
02课堂互动探究 课时作业
一、标准燃烧热
1．概念 ___2_5_℃__、__1_0_1_k__P_a_________ 时 ， ___1_m__o_l___ 纯 物 质 __完__全_______燃烧生成__稳__定__的__氧__化__物____时所放出的热量。单位： _k_J_·m__o_l_－_1 ___。
A．C(s)＋12O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ/mol B．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol D．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ/mol
mol＋2
220
kJ/mol×y
mol＝3
847
kJ
联立解得 x＝3.75，y＝1.25。
所以混合气体中氢气和丙烷分别为 3.75 mol 和 1.25 mol，故
二者的体积比为 3 1。故选 B。
方法二：估算法。由题：H2 的燃烧热为 285.8 kJ/mol，C3H8 的燃烧热为 2 220 kJ/mol；5 mol 混合气体完全燃烧共放出 3 847 kJ 热量。可知，其中 C3H8 一定小于 2 mol，则 H2 一定大于 3 mol，
解析：根据热化学方程式可知，1 mol CO 完全燃烧放出的 能量为 566 kJ·mol－1×12×1 mol＝283 kJ, 3 mol CH4 完全燃烧放 出的能量为 890 kJ·mol－1×3 mol＝2 670 kJ，总共放热 2 670 kJ ＋283 kJ＝2 953 kJ。
探究点三
能源及其分类
1．能源的概念 能源就是能提供能量的资源，它包括化石燃料(煤、石油、 天然气)、光能、风能、水能、海洋能等。
2．分类 (1)按来源分类
(2)按形式分类
3.能源的重要地位 能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，它的开发和 利用情况，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。 4．解决能源危机的方法 (1)科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的使 用效率，是节约能源的重要措施。
【思路分析】
【解析】 A 项中 C(s)燃烧未生成稳定氧化物 CO2(g)，故 其反应热不能叫燃烧热；B 项符合燃烧热的定义；C 项 H2 虽然 转变成了稳定的氧化物 H2O(l)，但由于其反应热表示的是 2 mol H2 完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D 项参加燃烧的 H2 虽然是 1 mol，但其生成 H2O(g)，而不是 H2O(l)，故它的反 应热也不是 H2 的燃烧热。
A．1 3
B．3 1
C．1 4
D．1 1
【思路分析】 ：常规解法——列方程。设混合气体中
氢气和丙烷分别为 x mol 和 y mol，由燃烧的热化学方程式可知
H2 的燃烧热为 285.8 kJ/mol，则可得下列方程式：
x＋y＝5
285.8
kJ/mol×x
术水平。
探究点一 正确理解燃烧热
1．正确理解燃烧热 (1)燃烧热一般是由实验测得的。物质燃烧时放出的热量多 少与外界条件(如温度、压强)有关(如果未注明条件，就是指 25 ℃、101 kPa 时的热量)，还与反应物和生成物的聚集状态有关。 (2)定义中的“1 mol 物质”是指 1 mol 纯净物(单质或化合 物)。 (3)定义中“完全燃烧生成稳定的氧化物”是指单质或化合 物燃烧后变为最稳定的氧化物。