2019-2020年高中化學 第1章 化學反應與能量 第2節(jié) 燃燒熱能源3教案 新人教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學 第1章 化學反應與能量 第2節(jié) 燃燒熱能源3教案 新人教版選修4 1、 學習目標：1、知道燃燒熱，中和熱的概念 2、會寫燃燒熱，中和熱的熱化學方程式 3、認識能源及反應熱關(guān)系 2、 預習導學 1、什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？什么是中和熱？ 2、燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 3、 問題引領,知識探究 （一）燃燒熱 1、定義：在25℃,101 kPa時，1 mol 物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱通?？捎蓪嶒灉y得。 2、在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時，要注意以下幾點： ?①研究條件： 25℃ ,101 kPa ?②反應程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。 ?③燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol ?④研究內(nèi)容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol） ?⑤在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25℃ ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應的穩(wěn)定物。如: C→CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2 （g） 【內(nèi)化練】分析以下幾個熱化學方程式，哪個是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的？為什么？ A.C（s）＋O2（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)＋1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=－241.8 kJ/mol 你能根據(jù)題中信息寫出表示H2燃燒熱的熱化學方程式嗎？ （由于計算燃燒熱時，可燃物質(zhì)是以1 mol 作為標準來計算的，所以熱化學方程式的化學計量系數(shù)常出現(xiàn)分數(shù)。） 3、 燃燒熱的計算及應用 ［例題］1.在101 kPa時，1 mol CH4 完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標準狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1000 L CH4（標準狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97104 kJ 內(nèi)化練習：葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒的熱化學方程式為：C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）ΔH=－2 800 kJ/mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學方程式與它燃燒的熱化學方程式相同。計算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量。 （二）中和熱 1、定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。 2、中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol。3）要點 ①條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。 ②反應物：（強）酸與（強）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應。 ③生成1mol水，中和反應的實質(zhì)是H+和OH-化合生成 H20，若反應過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應熱也不在中和熱內(nèi)。 ④放出的熱量：57.3kJ/mol 例：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應中放出的熱量。 （1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應放出____________ kJ的熱量。 （2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應，放出____________kJ的熱量。 （三）燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 （四）能源 1、什么是能源？能源的作用？ 就是能提供能量的自然資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、陽光、風力、流水、潮汐以及柴草等。?能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和科學技術(shù)水平。 2、當今世界上重要的能源是什么？怎樣解決能源枯竭問題？節(jié)約能源的重要措施是什么？什么是新能源？化石燃料：煤、石油、天然氣解決的辦法 ：開源節(jié)流；即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。 措施：科學地控制燃燒反應，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。 新能源：太陽能、氫能、風能、地熱能、海洋能和生物能。 3、相關(guān)思考題∶燃料充分燃燒的條件是什么?.燃料燃燒時,若空氣過量或不足,會造 成什么后果?為什么固體燃料要粉碎后使用? 煤在直接燃燒時會產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴重影響空氣質(zhì)量且易導致酸雨、溫室效應等，從而使環(huán)境受到嚴重污染，故通過清潔煤技術(shù)（如煤的液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫等），大大減少燃煤對環(huán)境造成的污染，勢在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是大勢所趨。 目標檢測 1.溫家寶總理在全國人大會議上所作的“政府工作報告”中指出:“抓好資源節(jié)約,建設環(huán)境友好型社會”,這是我國社會及經(jīng)濟長期發(fā)展的重要保證。你認為下列行為有悖于這一理念的是( ) A.開發(fā)太陽能、水能、風能、可燃冰等新能源,減少使用煤、石油等化石燃料 B.將煤進行氣化處理,提高煤的綜合利用效率 C.研究采煤、采油新技術(shù),盡量提高產(chǎn)量以滿足工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展 D.實現(xiàn)資源的“3R”利用觀,即:減少資源消耗(Reduce)、增加資源的重復使用(Reuse)、資源的循環(huán)再生(Recycle) 解析:煤、石油等化石燃料是不可再生的資源,應該減少使用,故C項錯誤。 答案:C 2.關(guān)于能源,以下說法中不正確的是( ) A.煤、石油、天然氣等燃料屬不可再生能源 B.煤、石油、水煤氣可從自然界直接獲取,屬一級能源 C.太陽能是一級能源、新能源、可再生能源 D.潮汐能來源于月球引力做功 解析:煤、石油、天然氣等化石燃料蘊藏量有限,不可再生,最終將會枯竭,A正確;煤、石油等可從自然界直接獲取,屬一級能源,但水煤氣是由焦炭與H2O(g)在高溫下反應制取,屬二級能源,B錯誤;太陽能既是一級能源、新能源,還是可再生能源,C正確;潮汐能來自于月球引力,D正確。 答案:B 3.下列說法正確的是( ) A.中和熱一定是強酸跟強堿反應放出的熱量 B.1 mol酸與1 mol 堿完全反應放出的熱量是中和熱 C.在稀溶液中,酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O(l)時的反應熱叫做中和熱 D.測定中和熱時可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液 解析:本題考查的是中和熱的概念,關(guān)鍵是記清楚有關(guān)中和熱的問題。中和熱是指稀酸、稀堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O(l)時的反應熱,故C項正確。H2SO4和Ba(OH)2反應時,除生成水外,還有BaSO4生成,所以其反應熱不是中和熱,D項錯誤。 答案:C 4.測定稀鹽酸和氫氧化鈉稀溶液中和熱的實驗中沒有使用的儀器有:①大、小燒杯;②容量瓶;③量筒;④環(huán)形玻璃攪拌棒;⑤試管;⑥溫度計;⑦蒸發(fā)皿;⑧托盤天平中的( ) A.①②⑥⑦ B.②⑤⑦⑧ C.②③⑦⑧ D.③④⑤⑦ 解析:本題主要考查中和熱測定實驗中儀器的使用問題,該實驗中用到大、小燒杯、溫度計、量筒、環(huán)形玻璃攪拌棒,沒有用到容量瓶、試管、蒸發(fā)皿和托盤天平,故B項正確。 答案:B 配餐作業(yè) A組 1.充分燃燒一定量的丁烷氣體放出的熱量為Q。完全吸收它生成的CO2氣體生成正鹽,需5 molL-1的KOH溶液100 mL,則丁烷的燃燒熱為( ) A.16Q B.8Q C.4Q D.2Q 解析:由題意可得關(guān)系式: C4H10~4CO2~8KOH~4K2CO3 1 8 x 5 molL-10.1 L=0.5 mol 得x= mol,即得 mol丁烷充分燃燒放出熱量Q,則1 mol 丁烷充分燃燒會放出16Q的熱量,故選A項。 答案:A 2.下列熱化學方程式中的反應熱下劃線處表示燃燒熱的是( ) A.NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g) ΔH=-a kJmol-1 B.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-b kJmol-1 C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-c kJmol-1 D.CH3CH2OH(l)+O2(g)CH3CHO(l)+H2O(l) ΔH=-d kJmol-1 解析:根據(jù)燃燒熱的定義:在25 ℃、101 kPa時,1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量,叫該物質(zhì)的燃燒熱。A中水為氣態(tài),C中CO為2 mol,D中產(chǎn)物中應生成CO2,故B正確。 答案:B 3.已知強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的熱化學方程式為:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1,又知電解質(zhì)的電離是吸熱過程。向1 L 0.5 molL-1的NaOH溶液中加入下列物質(zhì):①稀醋酸;②濃硫酸;③稀硝酸,恰好完全反應。其焓變ΔH1、ΔH2、ΔH3的關(guān)系是( ) A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2 C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2 解析:因為醋酸是弱電解質(zhì),電離時吸熱,濃硫酸溶于水時放熱,故中和反應時放出的熱量Q(濃硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放熱反應中,ΔH為負值,即ΔH=-Q,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,因而選D。 答案:D 4.已知:HCN(aq)與NaOH(aq)反應生成1 mol水的ΔH=-12.1 kJmol-1;HCl(aq)與NaOH(aq)反應生成1 mol水的ΔH=-57.3 kJmol-1。則HCN在水溶液中電離的ΔH等于( ) A.-69.4 kJmol-1 B.-45.2 kJmol-1 C.+45.2 kJmol-1 D.+69.4 kJmol-1 解析:由題意可知①HCN(aq)+OH-(aq)H2O(l)+CN-(aq) ΔH=-12.1 kJmol-1;②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1。對比①②兩個熱化學方程式可知,反應①比反應②放熱少的原因是HCN是弱酸,電離過程吸熱。1 mol HCN與NaOH反應比1 mol HCl與NaOH反應時少放出45.2 kJ的熱量,故HCN在水溶液中電離的ΔH等于+45.2 kJmol-1,所以選C。 答案:C 5.用50 mL 0.50 molL-1鹽酸和50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液反應,實驗中測得起始溫度為20.1 ℃,終止溫度為23.4 ℃,反應后溶液的比熱容為4.18 Jg-1℃-1,鹽酸和NaOH溶液的密度都近似認為是1 gcm-3,則中和反應生成1 mol 水時放熱( ) A.55.2 kJ B.391 kJ C.336 kJ D.1.38 kJ 解析:代入公式ΔH=-kJmol-1=-55.2 kJmol-1。 答案:A 6.甲烷是一種高效清潔的新能源,0.25 mol CH4完全燃燒生成液態(tài)水時放出222.5 kJ熱量,則下列熱化學方程式中正確的是( ) A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890 kJmol-1 B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890 kJmol-1 C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJmol-1 D.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-890 kJmol-1 解析:甲烷燃燒為放熱反應,所以A、B錯。注意ΔH與方程式中甲烷的物質(zhì)的量相對應。 答案:C 6.下列熱化學方程式正確的是(ΔH的絕對值均正確)( ) A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJmol-1(燃燒熱) B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJmol-1(中和熱) C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-269.8 kJmol-1(反應熱) D.2NO2O2+2NO ΔH=+116.2 kJmol-1(反應熱) 解析:A項燃燒熱要求可燃物的物質(zhì)的量必須為1 mol,得到的氧化物必須是穩(wěn)定的氧化物,H2O的狀態(tài)必須為液態(tài),A項錯誤;中和反應是放熱反應,ΔH應小于0,B項錯誤;熱化學反應方程式要注明物質(zhì)在反應時的狀態(tài),D項錯誤;C項正確。 答案:C B組 1.已知: ①25 ℃、101 kPa時,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221 kJmol-1 ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1 又已知弱電解質(zhì)電離吸熱。下列結(jié)論正確的是( ) A.C的燃燒熱大于110.5 kJmol-1 B.①的反應熱為221 kJmol-1 C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱為-57.3 kJmol-1 D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1 mol 水,放出57.3 kJ熱量 解析:①的反應熱為-221 kJmol-1;稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱為57.3 kJmol-1;稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1 mol水放出的熱量小于57.3 kJ。 答案:A 2.甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應原理是 ①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJmol-1 ②CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJmol-1 下列說法正確的是( ) A.CH3OH的燃燒熱為192.9 kJmol-1 B.反應①中的能量變化如上圖所示 C.CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程一定要吸收能量 D.根據(jù)②推知反應CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJmol-1 解析:反應②中H2(g)不是穩(wěn)定的氧化物,A項不正確;反應①為吸熱反應,而圖示反應為放熱反應,B項不正確;據(jù)題給反應①、②可知,CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程可以吸收能量,也可以放出能量,C項不正確;由于CH3OH在氣態(tài)時比在液態(tài)時能量高,可知等量CH3OH(l)比CH3OH(g)反應時放出熱量少,即D項正確。 答案:D 3.將V1 mL 1.00 molL-1 HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實驗結(jié)果如下圖所示(實驗中始終保持V1+V2=50 mL)。下列敘述正確的是( ) A.做該實驗時環(huán)境溫度為22 ℃ B.該實驗表明化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能 C.NaOH溶液的濃度約為1.00 molL-1 D.該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應 解析:從圖中曲線可以看出,溫度為22 ℃時,V1為5 mL,則V2為45 mL,此時已經(jīng)開始發(fā)生反應,所以22 ℃一定不是做該實驗時環(huán)境的溫度,A錯;從曲線隨V1增多而升高,隨反應的進行,溶液溫度升高說明反應放熱,化學能轉(zhuǎn)化為熱能,B正確;當V1=30 mL時溫度最高,說明此時兩者恰好完全反應,則c(NaOH)==1.50 molL-1,C錯。該實驗不能證明有水生成的其他反應也是放熱的,D錯。 答案:B 4.已知鹽酸與硫酸跟燒堿的稀溶液反應的熱化學方程式為:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=Q1 kJmol-1,又知:H2SO4(aq)+2KOH(aq)K2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=Q2 kJmol-1。則Q1和Q2的關(guān)系是( ) A.Q1=Q2 B.2Q1=Q2 C.Q1
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