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第2课时燃料燃烧释放的热量专题2化学反应与能量转化1．认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2．了解提高燃料燃烧效率的方法，合理利用化石燃料，减少对环境的污染，开发高能清洁燃料。专题2化学反应与能量转化反应热与键能一、当今社会的主要能源__________________等化石燃料，是当今社会的主要能源。相比较来说，天然气是一种较为洁净的燃料。二、燃料燃烧过程放出能量的大小1．定性判断燃料燃烧过程放出能量的大小，取决于___________________和___________________的相对大小。煤、石油、天然气反应物的总能量生成物的总能量2．定量计算一定物质的量的燃料燃烧释放出的热量，等于一定物质的量的生成物化学键形成时所_______的总能量减去一定物质的量的反应物(可燃物与氧气或其他助燃剂)化学键断裂时所_______的总能量。反应物化学键断裂时所消耗的总能量______，生成物化学键形成时所释放的总能量______，燃料放出的热量_______。释放消耗越少越多越多1．判断正误(1)O2―→2O过程需要释放能量。()(2)所有化学反应中，反应物的总能量一定大于生成物的总能量。()(3)断裂1molH—Cl键吸收的能量和形成1molH—Cl键释放的能量相同。()(4)断裂1molH—Cl键和1molH—I键所需能量：前者小于后者。()(5)1molH2和1molCl2的总能量大于2molHCl的能量。()××√×√2．在25℃、101kPa的条件下，断裂1molH—H键吸收436kJ能量，断裂1molCl—Cl键吸收243kJ能量，形成1molH—Cl键放出431kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用如图表示：请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为________。(2)生成物成键放出的总能量为________。(3)判断H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量的反应。(4)反应物的总能量________(填“”“＝”或“”)生成物的总能量。解析：(1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1molH—H键与1molCl—Cl键吸收的能量之和，即436kJ＋243kJ＝679kJ。(2)生成物成键放出的总能量为2×431kJ＝862kJ。(3)～(4)由于断键吸收的总能量小于成键放出的总能量，所以该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量。答案：(1)679kJ(2)862kJ(3)放出(4)化学反应中能量变化的计算方法1．根据反应物总能量和生成物总能量计算ΔE＝|反应物总能量－生成物总能量|2．根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算(1)根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。(2)确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。(3)计算反应的能量变化大小①若反应释放能量ΔE＝成键时释放能量之和－断键时吸收能量之和②若反应吸收能量ΔE＝断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和已知断开1molH—H键吸收的能量为436kJ，形成1molH—N键放出的能量为391kJ，根据化学方程式：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，反应完1molN2放出的能量为92.4kJ，则断开1molN≡N键需吸收的能量是()A．431kJB．945.6kJC．649kJD．869kJ[解析]设断开1molN≡N键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量＝形成新键放出的能量－断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4kJ＝6×391kJ－3×436kJ－x，x＝945.6kJ。[答案]B反应热与键能1．已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量，②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量，③由氢原子和氯原子形成1molHCl时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是()A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)B．氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝183kJ·mol－1C．氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1D．氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1解析：选C。书写热化学方程式时除标明反应物和生成物的状态外，还必须标明与化学计量数相对应的热量变化值，A项不正确；由已知条件知生成2molHCl气体时反应物的总键能为436kJ＋243kJ＝679kJ，而2molHCl的键能为2×431kJ＝862kJ，所以生成2molHCl反应的ΔH＝－183kJ·mol－1，B项不正确，C项正确；D项中反应的ΔH＝－91.5kJ·mol－1，D项不正确。2．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ。且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，氢气中1molH—H断裂时吸收热量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ解析：选C。1g氢气即0.5mol，完全燃烧生成水蒸气放出热量为121kJ，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－484kJ/mol，由键能与ΔH的关系，设1molH—H断裂时吸收热量为Q，有ΔH＝2Q＋496kJ－4×463kJ＝－484kJ，求得Q＝436kJ，所以选项C正确。3．已知：①2H2(g)＋O2(g)=====点燃2H2O(g)，放出能量；②有关化学键的键能(如下表)。化学键H—HO===OH—OE/kJ·mol－1436496463请填写下列表中的空格。断裂化学键形成化学键能量变化2molH—H键4molH—O键2×436kJ＋496kJ－4×463kJ＝－484kJ1molO===O键①共吸收能量：________②共放出能量：________③反应放出能量：____________解析：断裂化学键要吸收能量，断裂2molH—H键和1molO===O键共吸收能量：2×436kJ＋496kJ＝1368kJ。形成化学键放出能量，形成4molH—O键共放出能量：4×463kJ＝1852kJ。1368kJ－1852kJ＝－484kJ，则反应放出能量484kJ。答案：①1368kJ②1852kJ③484kJ燃料的燃烧一、热值1．热值：在一定条件下___________的物质____________所放出的热量。单位质量完全燃烧2．不同的燃料其组成和结构也不同，燃烧后放出的能量也不同。比较几种不同燃料的热值(见下表)：物质天然气石油煤炭氢气甲醇热值/kJ·g－1约56约48约3314323分析发现氢气是最理想的燃料，理由是H2的燃烧热值高，即高效；来源丰富；反应后产物为H2O，不会造成环境污染。二、提高燃料的使用效率1．燃料利用还存在亟待解决的问题(1)煤和石油燃烧时，常发生不完全燃烧，排放出大量烟尘和_____有毒气体。(2)有些煤中灰分含量大，水分多，__________较低。(3)某些化石燃料燃烧排出的废气中含有SO2和氮氧化物，直接排放到大气中会污染空气并形成______。CO热效率酸雨2．为解决燃料燃烧存在的问题需要研究涉及的课题(1)化石燃料完全燃烧的_______，减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，提高燃料利用率的措施。(2)防止燃料燃烧造成环境污染的方法。(3)通过化学方法把化石燃料转化成洁净燃料。(4)开发_____________________等洁净、高效的新能源。条件氢能、核能、太阳能1．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()①使煤充分燃烧，提高煤的利用率②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”③减少有毒的CO产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④解析：选A。将煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少SO2的产生；通入适当过量空气是为了减少CO的产生。2．下列说法正确的是()A．反应热就是反应中放出的能量B．在一定条件下，1g碳燃烧所放出的热量为碳的热值C．由C(石墨)―→C(金刚石)ΔH＝1.9kJ·mol－1可知，金刚石比石墨稳定D．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多解析：选D。反应过程中所放出或吸收的热都是反应热，A错误；在一定条件下，单位质量的物质完全燃烧所放出的热量叫该物质的热值，未指明碳完全燃烧生成二氧化碳，B错误；比较稳定性应比较其能量的高低，能量越高，物质越不稳定，由C(石墨)―→C(金刚石)ΔH＝1.9kJ·mol－1可知，金刚石能量高，不稳定，C错误；因为硫固体变为硫蒸气要吸热，所以等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多，D正确。1．燃料燃烧是燃料、助燃剂发生剧烈的氧化还原反应，在生成新物质的同时还放热，即由化学能转化为热能释放出来。燃烧放热是参加燃烧反应的各物质的能量总和大于各生成物能量总和的反应。2．根据反应热的数值与热化学方程式中化学计量数成正比，再结合热化学反应方程式可进行反应热的计算。25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是()A．CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝725.8kJ·mol－1B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1452kJ·mol－1C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－725.8kJ·mol－1D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝1452kJ·mol－1[解析]已知在25℃、101kPa下，1g甲醇(CH3OH)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出22.68kJ热量。又甲醇(CH3OH)的摩尔质量为32g·mol－1，所以，1mol甲醇(CH3OH)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出725.8kJ热量。[答案]B已知mg甲烷完全燃烧生成0.5mol二氧化碳和液态水时放出的热量为445kJ。下列热化学方程式中不正确的是()A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ/molB．12CH4(g)＋O2(g)===12CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－445kJ/molC．H2O(l)＋12CO2(g)===12CH4(g)＋O2(g)ΔH＝445kJ/molD．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－445kJ/mol解析：选D。甲烷完全燃烧生成0.5mol二氧化碳和液态水时放出的热量为445kJ，首先要注意ΔH的数值与化学方程式中的计量数对应，其次要注意各物质的状态及ΔH的符号。燃料及燃料的燃烧1．下列有关化石燃料的说法正确的是()A．化石燃料是可再生的，因此地球上的蕴藏量也是无限的B．化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速率相当快，所以化石燃料相当于是无限的C．化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的D．化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源解析：选D。化石燃料是经过亿万年非常复杂的变化而形成的，且不能再生，虽在地球上的蕴藏量巨大，但它是有限的。2．我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于()A．增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源B．减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成C．提高煤炭的热效率，减少CO2的排放D．使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率解析：选D。由于大块的固体燃料与空气的接触面积有限，燃烧往往不够充分，采用沸腾炉就是首先将固体粉碎，以增大燃料与空气的接触面积，既可提高燃烧效率，使燃料燃烧充分，同时又能防止煤炭不充分燃烧产生CO污染大气。反应热的计算3．磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1g单质磷(P)在3.2g氧气中燃烧，至反应物耗尽，共放出XkJ热量。(1)通过计算确