2020版高中化学 第1章 化学反应与能量 第2节 燃烧热 能源导学案 新人教版选修4

1第二节燃烧热能源目标与素养：1.理解燃烧热的定义及燃烧热的化学方程式的书写。(宏观辨识与变化观念)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-利弊和新能源的开发。(科学态度与社会责任)一、燃烧热1．定义25_℃、101_kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。单位：kJ·mol－1，ΔH0。2．意义25℃、101kPa时甲烷的燃烧热ΔH＝－890.31kJ·mol－1，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1。说明：1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31kJ的热量。微点拨：C、H、S的稳定氧化物分别为CO2(g)，H2O(l)，SO2(g)。二、能源1．定义能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。2．分类(1)化石燃料①包括：煤、石油、天然气。②缺点蕴藏量有限、不能再生、利用率低污染环境，特别是造成温室效应和酸雨(2)新能源①类别：新能源主要包括太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能。②特点：资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。氢能作为能源的优点有哪些？缺点有哪些？[答案]优点有燃烧值高，资源丰富，无毒无污染。缺点为储存运输困难，水制H2技术有待突破。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)1mol碳在常温常压下燃烧所放出的热量为碳的燃烧热。()2(2)1molH2完全燃烧生成1mol气态水所放出的热量称为氢气的燃烧热。()(3)化石燃料主要包括石油、煤和天然气，它们蕴藏无限，可以再生。()(4)太阳能是一级能源、新能源、可再生能源。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√2．形成节约能源和保护生态环境的产业结构是人类与自然和谐发展的重要保证，你认为下列行为中有悖于这一保证的是()A．开发太阳能、生物质能、风能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料B．研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展C．在农村推广使用沼气D．减少资源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生B[开发太阳能、生物质能、风能等新能源，减少了煤、石油等化石燃料的使用，减少污染，保护环境，故A正确；研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展，化石燃料在地球上的含量是有限的，加大开采，必然带来能源的匮乏和污染物的增多，故B错误；在农村推广使用沼气，沼气是由植物秸秆等发酵制得的，属于可再生资源，故C正确；减少资源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生，符合节约能源和保护生态环境的要求，D正确。]3．已知热化学方程式①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1则CH4、H2、CO的燃烧热分别为________、________、________。[答案]890kJ·mol－1285.8kJ·mol－1283kJ·mol－1燃烧热1．燃烧热理解的两关键(1)一是“完全燃烧”，指可燃物在O2中充分燃烧。(2)二是“稳定氧化物”：碳的稳定氧化物是CO2而不是CO；氢的稳定氧化物是液态水而不是气态水；硫的稳定氧化物是SO2而不是SO3。2．表示燃烧热的热化学方程式的“四点”要求(1)可燃物的化学计量数是否为1。(2)碳元素完全燃烧生成的氧化物是否为CO2(g)。3(3)氢元素完全燃烧生成的氧化物是否为H2O(l)。(4)ΔH是否为“—”及单位是否正确。宏观辨识与变化观念：燃烧热与中和热比较燃烧热中和热相同点能量变化放热反应ΔH及其单位ΔH0，单位均为kJ·mol－1不同点反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成水的量为1mol表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和热为57．3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1【典例】(1)在25℃、101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的热量。H2的燃烧热为________。(2)已知：CH4的燃烧热是ΔH＝－890kJ·mol－1，H2和CH4混合气体112L(标准状况下)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为3695kJ，则混合气体中H2和CH4的体积比约为________。[解析](1)ΔH＝－571.6kJ2.00mol＝－285.8kJ·mol－1。(2)nH2＋nCH4＝5molnH2×285.8kJ·mol－1＋nCH4×·mol－1＝3695kJ解之：n(H2)∶n(CH4)≈1∶3。[答案](1)285.8kJ·mol－1(2)1∶3分别写出表示H2、CH4燃烧热的热化学方程式：____________________________________________________，___________________________________________________。[答案]H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－141．以下几个热化学方程式中能表示燃烧热的热化学方程式的是()A．C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1B．C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1B[A项，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2molH2完全燃烧时的热量变化，故不是燃烧热；D项，参加燃烧的H2虽然是1mol，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。]2．已知反应①稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1下列结论正确的是()A．碳的燃烧热为110.5kJ·mol－1B．2molC(s)＋1molO2(g)的总能量比2molCO(g)的总能量高221kJC．0.5molH2SO4(浓)与1molNaOH溶液混合，放出57.3kJ热量D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量B[A项，1mol碳燃烧生成CO时放出的热量不是碳的燃烧热，错误；B项，根据2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，即2molC(s)＋1molO2(g)的总能量比2molCO(g)的总能量高221kJ，正确；C项，浓硫酸溶于水放热，所以0.5molH2SO4(浓)与1molNaOH溶液混合，放出热量大于57.3kJ，错误；D项，醋酸是弱酸，电离吸收能量，所以醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水放出的热量小于57.3kJ，错误。]能源1．能源52．新能源的特点新能源优点缺点太阳能能量巨大、清洁、充足，不需要开采能量密度低、开发成本高、稳定性差氢能燃烧热值高、资源丰富、无毒、无污染储存、运输困难地热能蕴藏量丰富正在开发之中风能能量巨大不稳定，受地区、季节、气候影响甚大3．“能源分类相关图”如图所示，以下能源中符合图中的阴影部分的有________。①煤炭②石油③潮汐能④生物质能⑤天然气⑥太阳能⑦风能⑧沼气⑨地热能⑩核能[答案]④⑥⑦⑧1．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，从而能够实现如图所示转化，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为()A．热能B．化学能C．生物质能D．电能A[题中关键信息是利用太阳能使CO2、H2O、N2重新组合，由图可知组合成燃料，燃料燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环太阳能最终转化为热能。]2．已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1，下列说法正确的是()6A．CO的燃烧热为－283kJ·mol－1B．CO的燃烧热为566kJ·mol－1C．CO的燃烧热ΔH＝－283kJ·mol－1D．下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C[CO的燃烧热为283kJ·mol－1，D图中的量标示错误。]3．对于2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l)；ΔH＝－5800kJ·mol－1的叙述中不正确的是()A．该反应的反应热为ΔH＝－5800kJ·mol－1，是放热反应B．该反应的ΔH与各物质的状态有关，与化学计量数也有关C．该式的含义为：25℃、101kPa下，2molC4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJD．该反应为丁烷燃烧的热化学方程式，由此可知丁烷的燃烧热为5800kJ·mol－1D[D项考查燃烧热的概念，必须为1mol物质完全燃烧，生成稳定氧化物放出的热量。]4．下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是()①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量的热A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④D[燃料的燃烧都是氧化还原反应，乙醇作为燃料的优点是充分燃烧的产物不污染环境，乙醇是一种再生能源，燃烧时放出大量的热。]5．(1)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2219.9kJ·mol－1已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为________。(2)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为________。7[解析](1)同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值为：2219.9283.0≈7.84。(2)等质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值为：444×571.62219.9≈2.83。[答案](1)7.84(2)2.83