第二节燃烧热能源

第二节燃烧热能源第一章有一副很有趣的对联，上联是“桶漏船漏桶漏桶干船漏满”，下联是“吹灯吹灶吹灯灯灭灶吹燃”。同学们思考为什么灯一吹会灭而灶会越吹越旺呢？这里面隐含了怎样的科学道理？热气球的动力就是燃烧器，没有方向舵，它的运动方向必须是随风而行。不同高度、不同时间、不同地点风向都是不一样的，想调整方向就需寻找不同的风层。热气球的升和降与球体内气温有关，球体内气温高，气球浮力增大，气球就上升，球体内空气温度下降，球体产生的浮力小于球体自身和所载物体的重力之和，气球就开始下降。热气球燃烧器的燃料通常为液化气，其成分为丙烷和丁烷，已知每摩尔丙烷完全燃烧生成液态水放出2219.9kJ的热量，你能写出丙烷燃烧的热化学方程式吗？一、燃烧热1．定义：在25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热，常用单位kJ·mol－1注：（1）条件：25℃、101kPa（2）可燃物的用量：1mol（3）生成稳定的氧化物例：C（s）→CO2（g）、H2（g）→H2O（l）、S（s）→SO2（g）完全稳定不是没有完全燃烧，生成的CO还可以继续燃烧是液态水在此状态下是稳定的化合物必须是可燃物______燃烧，且生成______的氧化物。例如在25℃、101kPa时1molC燃烧生成CO气体时放出的热量______C的燃烧热，原因是________________；又如在25℃、101kPa时，1molH2燃烧生成液态水所放出的热量________H2的燃烧热，原因是_________________________________________。（5）意义：如C（s）+O2（g）===CO2（g）△H=—393.5kJ·mol－1表示：在25℃、101kPa时，1molC（s）完全燃烧生成CO2（g）放出393.5kJ的热量（6）表示方法：文字叙述燃烧热时用“正值”，△H表示用“负值”如：CH4的燃烧热为890kJ，或△H=—890kJ·mol－12、燃烧热化学方程式的书写方法：以燃烧1mol纯物质为标准来配平其余化学计量数3、燃烧热的相关计算热量=可燃物的物质的量×燃烧热4．燃烧热与中和热的比较燃烧热中和热相同点ΔH0，放热反应ΔH0，放热反应不同点①限定可燃物(反应物)为1mol②1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量(不同的反应物，燃烧热不同)①限定生成物H2O为1mol②生成1molH2O时放出的热量(不同的反应物的中和热大致相同)4、中和热与燃烧热的比较相同点：放热反应△H＜0不同点：中和热：以生成1molH2O（l）为标准燃烧热：燃烧1mol纯物质1．书写燃烧热的热化学方程式时，如何确定各物质的化学计量数？提示：燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，以燃烧1mol物质为标准来确定其余物质的化学计量数。思考2．乙烷燃烧热的热化学方程式表示为：2C2H6(g)＋5O2(g)===6H2O(g)＋4CO(g)ΔH1＝－1559.8kJ·mol－1，对吗？提示：不对，错误有三处，乙烷的化学计量数应是1；C原子的燃烧产物应是CO2(g)；H原子的燃烧产物应是H2O(l)。温馨提示：“燃烧热的热化学方程式”与“燃烧的热化学方程式”的书写不同。写燃烧热的热化学方程式时可燃物必须为1mol。燃烧的热化学方程式不强调可燃物的物质的量，可为任意值。温馨提示：“中和热的热化学方程式”与“中和反应的热化学方程式”的书写不同，书写中和热的热化学方程式时生成的水必须为1mol，书写中和反应的热化学方程式时生成的水的量可为任意值。例1下列热化学方程式能正确表示物质燃烧热的是()A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝131kJ·mol－1B．C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297.2kJ·mol－1D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－112C1．能源的含义凡是能提供某种形式能量的资源，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能量的来源。知识点二能源概述2015年我国能源消费结构3．能源的开发利用①我国目前使用的能源主要是化石燃料，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，我国正面临能源危机。②应对能源危机的方法是开源节能，一要提高能源利用率，二要开发新能源。加强科技投入，提高管理水平，科学地控制燃烧反应是节能的重要措施；开发和探索新能源是开源的重要措施。③太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，清洁无污染，不需开采和运输。缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。④氢能有三大优点，一是单位质量的燃烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。⑤地热能蕴藏丰富，已被应用。⑥风能是太阳能的一种转换形式，风能能量巨大，缺点是具有不稳定性，受地区、季节、气候影响较大。透明太阳能计算器住宅地热能太阳能公路4．能源之间的相互转化关系例2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，促使人们去研究提高能源的利用率和开发新能源(如太阳能、氢能、风能等)。(1)为减少污染，提高燃料利用率，下列措施可以达到目的的是()A．将城市居民燃煤改为使用气体燃料B．若将原来烧天然气的灶具改烧液化石油气，应增大空气进入量和减少液化石油气的进入量C．研制燃料电池D．在农村大力发展沼气(2)某些科学家对以下三个化学反应很感兴趣：3FeCl2＋4H2OFe3O4＋6HCl＋H2①2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl===6FeCl3＋6H2O＋O2②6Fe3Cl36FeCl2＋3Cl2↑③科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是________，该物质作为燃烧的优点有：①________，②________，③________。解析第(2)问由①×2＋②＋③可得：2H2O===2H2＋O2，其中H2可作新能源。答案(1)A、B、C、D(2)H2①单位质量产热值高②燃烧产物只有水，对环境无污染③原料来源(水)较为丰富1．下列图示关系不正确的是()随堂训练解析：燃烧热和中和热均属于反应热，二者是并列关系，A项正确；一次能源和二次能源是并列关系，而非交叉关系，B项错误；氧化还原反应既有放热反应又有吸热反应，非氧化还原反应也是既有放热反应又有吸热反应，C项正确；根据能源的分类及关系可知，D项正确。答案：B2．下列关于燃烧热的说法中正确的是()A．1mol物质燃烧所放出的热量B．常温下，可燃物燃烧放出的热量C．在1.01×105Pa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量D．燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变解析解答本题关键是：一注意条件→101kPa→A、B项不明确↓二注意物质的量→可燃物1mol→B项不明确，表示燃烧热的化学方程式中可燃物化学式前的计量数为1，D项不符合↓三注意产物→稳定的氧化物→A、B项没有交待答案C3．25℃，101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热ΔH依次是－393.5kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1、－890.3kJ·mol－1、－2800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是()A．C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1D．1/2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1解析根据燃烧热的定义，碳完全燃烧生成的稳定氧化物应是CO2，而不是CO；B中ΔH应为－571.6kJ·mol－1；C中应生成液态水才能与－890.3kJ·mol－1相对应，故A、B、C都错，应选D。答案D4．化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。这种能量的变化常以热量的形式表现出来，叫做反应热。由于反应热的情况不同，反应热可以分为许多种，如燃烧热和中和热等。(1)下列ΔH表示物质燃烧热的是________；表示物质中和热的是________。(填“ΔH1”“ΔH2”或“ΔH3”等)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH1B．C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)ΔH2C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH3D．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH4E．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH5F．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH6G．2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH7(2)根据2.00gC2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出99.6kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：________________。答案(1)ΔH4、ΔH5ΔH6(2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1294.8kJ·mol－1解析(1)根据燃烧热的含义可知ΔH4、ΔH5为燃烧热。根据中和热的含义可知ΔH6为中和热。(2)由2.00gC2H2完全燃烧放出热量为99.6kJ可得1molC2H2气体完全燃烧放出热量为99.6kJ÷(2.00g/26g)＝1294.8kJ。故C2H2气体燃烧的热化学方程式为C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1294.8kJ·mol－1。52525．(1)在101kPa时，4g硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫，放出27kJ热量，硫的燃烧热ΔH为________，硫燃烧的热化学方程式为______________________。(2)在101kPa时，氢气在1mol氧气中完全燃烧，生成2mol液态水，放出571.6kJ的热量，氢气的燃烧热ΔH为________，表示氢气燃烧热的热化学方程式为____________________________。27kJ18mol解析(1)4g硫粉的物质的量为1/8mol，在O2中完全燃烧时放出27kJ的热量，1mol硫在O2中充分燃烧时放出的热量为×1mol＝216kJ，故硫的燃烧热为216kJ·mol－1，硫燃烧的热化学方程式为：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－216kJ·mol－1(2)1molH2在O2中完全燃烧时，消耗O2的物质的量为mol，故H2的燃烧热ΔH为－kJ·mol－1＝－285.8kJ·mol－1，表示H2燃烧热的热化学方程式为：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1571.621212答案(1)－216kJ·mol－1S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－216kJ·mol－1(2)－285.8kJ·mol－1H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－112