資源簡介

1.1 第4課時(shí)　能源的充分利用
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過交流討論認(rèn)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念,掌握表示標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式的書寫和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的簡單計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力。
2.通過查閱資料了解能源的種類、特點(diǎn)和我國目前的能源狀況及應(yīng)對(duì)能源危機(jī)所采取的措施,知道能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。
【合作探究】
任務(wù)　認(rèn)識(shí)并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱
【學(xué)習(xí)情境】
能源是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),我國目前使用的主要能源來自煤、石油、天然氣等化石燃料,例如,乙烯、丙烷、汽油、柴油均來自石油的加工。燃料燃燒過程中放出的熱量是人類生活和生產(chǎn)所需能量的重要來源,不同的燃料,完全燃燒后放出的熱量也不相等。我們一般從以下幾個(gè)方面來選擇燃料:燃料的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱、熱值、儲(chǔ)量、開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存條件、價(jià)格、對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響等。
【新知生成】
1.標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱:在101kPa時(shí),　　　　mol純物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱。
2.完全燃燒指物質(zhì)中含有的碳元素轉(zhuǎn)化為　　　　,氫元素轉(zhuǎn)化為　　　　,硫元素轉(zhuǎn)化為　　　　,氮元素轉(zhuǎn)化為　　　　。
【答案】1.1　2.CO2(g)　H2O(l)　SO2(g)　N2(g)
【核心突破】
典例1　已知:H2O(l)H2O(g) ΔH=+Q1 kJ·mol-1
2H2O(g)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+Q2 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q3 kJ·mol-1
則H2和CH4的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的比值為(　　)
A. B. C. D.
【解析】由題意得,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-Q2 kJ·mol-1,2H2O(g)2H2O(l)　ΔH=-2Q1 kJ·mol-1,將以上兩式相加得,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-(2Q1+Q2) kJ·mol-1,故H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為 kJ·mol-1;CH4的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為Q3 kJ·mol-1,則H2和CH4的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的比值為,C項(xiàng)正確。
【答案】C
典例2　下列說法正確的是(　　)
A.乙烯完全燃燒時(shí),放出的熱量就是乙烯的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱
B.在25℃、101kPa時(shí),1 mol碳燃燒所放出的熱量為碳的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱
C.由2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566kJ·mol-1可知,CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH為-283kJ·mol-1
D.乙炔的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH為-1299.6kJ·mol-1,則反應(yīng)2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=-2599.2kJ·mol-1
【解析】A項(xiàng),沒有指明乙烯的物質(zhì)的量為1 mol,且沒說明水的聚集狀態(tài),錯(cuò)誤;B項(xiàng),沒有指明1 mol碳完全燃燒生成CO2(g),錯(cuò)誤;D項(xiàng),熱化學(xué)方程式中生成物水應(yīng)為液態(tài),反應(yīng)熱ΔH與其不對(duì)應(yīng),錯(cuò)誤。
【答案】C
歸納總結(jié)：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱概念的理解
完全燃燒生成的產(chǎn)物解釋:
指可燃物中的碳元素變?yōu)镃O2(g),氫元素變?yōu)镠2O(l),硫元素變?yōu)镾O2(g),氮元素變?yōu)镹2(g)等。
訓(xùn)練　25℃、101kPa下,碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH依次是-393.5kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-890.3kJ·mol-1、-2800kJ·mol-1,則下列熱化學(xué)方程式正確的是(　　)
A.C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-393.5kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-571.6kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1400kJ·mol-1
【解析】根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念可知,C應(yīng)生成CO2(g),H應(yīng)生成H2O(l),只有D項(xiàng)正確。
【答案】D
課堂小結(jié)：
【隨堂檢測】
1.已知一些燃料的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為:
燃料 一氧化碳 甲烷
ΔH/(kJ·mol-1) -283.0 -890.3
燃料 異辛烷(C8H18) 乙醇
ΔH/(kJ·mol-1) -5461.0 -1366.8
上述燃料最能體現(xiàn)“低碳經(jīng)濟(jì)”理念的是(　　)
A.一氧化碳 B.甲烷 C.異辛烷 D.乙醇
【解析】“低碳經(jīng)濟(jì)”是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下,通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段,盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源消耗,減少溫室氣體排放,達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。即每生成1 mol CO2時(shí),放出熱量最大的物質(zhì)符合題意。CO、CH4分子中都只含有1個(gè)C原子,CO完全燃燒產(chǎn)生1 mol CO2時(shí)放出熱量是283.0 kJ;CH4完全燃燒產(chǎn)生1 mol CO2時(shí)放出熱量是890.3 kJ; C8H18完全燃燒產(chǎn)生1 mol CO2時(shí)放出熱量是 kJ ≈682.6 kJ;乙醇完全燃燒產(chǎn)生1 mol CO2時(shí)放出熱量是 kJ=683.4 kJ。可見產(chǎn)生等量CO2氣體放熱最多的是甲烷,B項(xiàng)符合題意。
【答案】B
2.已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別是285.8 kJ·mol-1、1411.0 kJ·mol-1和1366.8 kJ·mol-1,則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的ΔH為(　　)
A.-44.2 kJ·mol-1
B.+44.2 kJ·mol-1
C.-330 kJ·mol-1
D.+330 kJ·mol-1
【解析】由題干條件和標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念可寫出如下熱化學(xué)方程式:
H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1　①
C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411.0 kJ·mol-1　②
C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8 kJ·mol-1　③
根據(jù)蓋斯定律由②-③可得,C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l) ΔH=-44.2 kJ·mol-1。
【答案】A
3.計(jì)算填空:
(1)在25 ℃、101 kPa時(shí),H2在1.00 mol O2中完全燃燒生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的熱量。H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH為　　　　。
(2)已知: CH4的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH=-890 kJ·mol-1,H2和CH4混合氣體112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放出的熱量為3694.75 kJ,則混合氣體中H2和CH4的體積比為　　　　。
【解析】(1)H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱應(yīng)以燃燒1 mol H2為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)H2完全燃燒生成2.00 mol H2O(l)時(shí),需燃燒2.00 mol H2,故H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH為-=-285.8 kJ·mol-1。
(2)設(shè)混合氣體中H2和CH4的物質(zhì)的量分別為x和y,則有:
解之得:x=1.25 mol,y=3.75 mol
則n(H2)∶n(CH4)=1∶3。
【答案】(1)-285.8 kJ·mol-1　(2)1∶3
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