第04讲 燃料燃烧释放的能量与氢燃料的发展前景-【寒假自学课】2022年高一化学寒假精品课（苏教版必修第二册）

第04讲 燃料燃烧释放的能量与氢燃料的发展前景 【学习目标】 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到： 1.能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题； 2.了解氢燃料的发展前景以及太阳能的应用。 【课前引入】 人类自从学会了用火，便以草、木等作为燃料，利用燃烧放出的热从事各种活动。而后，煤炭、石油等化石燃料相继被开采出来，供人类使用，燃料的更替为人类工业文明的产生和发展奠定了基础。生活中常见的燃料有煤炭、石油、天然气等。 思考：为什么质量相同的不同燃料，完全燃烧后放出的热不相等? 【基础知识】 一、【燃料燃烧释放的能量】 观察与思考：观察下面常见物质的热值表，哪种物质热值最高？ 物质 煤炭 石油 天然气 氢气 热值 约33 约48 约56 143 观察与思考：如图所示，是近30年来，我国部分年份的能源消费结构。 （1）它呈现什么特点? （2）在30年间发生了哪些变化?为什么会发生这样的变化？ 二、【氢燃料的应用前景】 思考：氢气燃烧只生成水，对环境无污染，符合“低碳”原则，是一种非常理想的洁净燃料，但目前氢能的大规模使用受到限制。如何解决氢燃料应用面临的困境？ 氢燃料的储存：氢气密度小，熔点低，难液化，贮存液氢的容器要求高。科学家正致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金（如镧镍合金等），这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物，在加热时又可释放出氢气。 氢燃料的应用：氢气作为燃料，已有广泛的应用。 例如：发射人造卫星和载人飞船的运载火箭常用液氢作燃料。 又如：我国于1980年研制成功低温条件下也容易发动，对发动机腐蚀作用小的氢动力汽车。 这种零排放、无污染、低噪声、能源可再生、转化效率高的新型轨道交通工具，将给人类文明带来新的机遇。 【知识拓展】 三、【太阳能及其利用】 大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的10倍左右，这就是光-生物质能的转化。植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光－化学能的转换。 人类直接利用太阳能，有两种常见的方式： 1.光-热转换 这是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等。 2.光-电转换 光－电转换主要用于发电，有两种方式：一种是光－热－电转换方式，另一种是光－电转换方式。 (1)光-热-电转换是利用太阳能发电，一般是由太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。 (2)光-电直接转换是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能。光－电转换的基本装置是太阳能电池，它适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站等方面。 【考点剖析】 考点一：燃料燃烧释放的能量 例1．有如下三个热化学方程式： H2(g)+1/2O2(g)== H2O(g)  ΔH=a kJ·mol－1 H2(g)+1/2O2(g)== H2O(l)  ΔH=b kJ·mol－1 2H2(g)+O2(g)== 2H2O(l)  ΔH=c kJ·mol－1 关于它们的下列表述正确的是(    ) A．2b=c B．a、b和c均为正值 C．a=b D．它们都是吸热反应 考点二：氢燃料的应用前景 例2．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是 A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 【课堂小练】 1．下列说法正确的是 A．25℃、101kPa时，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等 B．1 mol H2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热 C．已知S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H=-269.8 kJ/mol，则硫生成SO2的反应热为269.8 kJ/mol D．25℃、101kPa时，碳的燃烧热为-393.5 kJ/mol 2．下列有关热化学方程式书写及对应表述均正确的是 A．稀醋酸与0.1 mol/L NaOH溶液反应： B．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量。则 C．已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式： D．已知 ，则可知C的燃烧热 3．C、CO、CH4、C2H5OH是常用燃料，1 g上述物质分别完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时，放出的热量依次为32.8 kJ、10.1