专题1 第1单元 第3课时 能源的充分利用(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修1（苏教版2019）

第3课时　能源的充分利用 [学习目标]　1.理解标准燃烧热的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。2.认识能源在人类生活中的重要应用。 知识点一　标准燃烧热和热值 1．标准燃烧热 在101 kPa下，1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。完全燃烧是指物质中含有的N转化为N2(g)，H转化为H2O(l)，C转化为CO2(g)。 2．标准燃烧热的计算 由标准燃烧热定义可知：25 ℃、101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其标准燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的标准燃烧热：ΔH＝－。此公式中的ΔH是指物质的标准燃烧热，而不是指一般反应的反应热。 3．标准燃烧热的热化学方程式 书写标准燃烧热的热化学方程式时，以燃烧1_mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，同时可燃物要完全燃烧。例如： H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。 4．热值 1_g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。 1．标准燃烧热定义中的“物质完全燃烧”通常有哪几种？ 提示　通常指可燃物中的碳元素变为CO2(g)，氢元素变为H2O(l)，硫元素变为SO2(g)，氮元素变为N2(g)等。 2．下列热化学方程式中的反应热是否为标准燃烧热？请说明原因。 ①CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－607.3 kJ·mol－1 ②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ·mol－1 提示　均不是。①中不是生成CO2；②中产物为HCl，H元素不是转化为H2O(l)。 3．石墨和金刚石都是碳的单质，它们的标准燃烧热是否相等？为什么？ 提示　不相等。因为等物质的量的石墨和金刚石具有的能量不相等，物质的量分别为1 mol的石墨和金刚石完全燃烧时放出的热量也不相等。 4．反应热的数值和标准燃烧热的数值与化学计量数有何关系？ 提示　反应热的数值与化学计量数有关，标准燃烧热的数值与化学计量数无关。 比如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1的反应热是－571.6 kJ·mol－1，标准燃烧热是－285.8 kJ·mol－1；H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1的反应热是－285.8 kJ·mol－1，标准燃烧热是－285.8 kJ·mol－1。 1．标准燃烧热的三要素 (1)条件：25 ℃、101 kPa。 (2)标准：可燃物用量为1 mol。 (3)结果 2．标准燃烧热的描述 语言表述：H2的标准燃烧热为285.8 kJ·mol－1； 符号表示：H2的标准燃烧热ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。 3．表示标准燃烧热的热化学方程式的书写 书写表示标准燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。如表示C8H18(l)标准燃烧热的热化学方程式：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5518 kJ/mol。 4．标准燃烧热与中和热的比较 标准燃烧热 中和热 相同点 ΔH＜0，放热反应 不同点 ①限定可燃物(反应物)为1 mol ②1 mol纯物质完全燃烧时放出的热量(不同的反应物，标准燃烧热不同) ①限定生成物H2O(l)为1 mol ②生成1 mol H2O时放出的热量(不同的反应物的中和热大致相同) 1．下列根据热化学方程式得出的结论正确的是(　　) A．已知C2H6的标准燃烧热为1090 kJ·mol－1，则C2H6燃烧的热化学方程式为C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1090 kJ·mol－1 B．已知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1，则CO的标准燃烧热ΔH＝－283 kJ C．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则H2的标准燃烧热为285.8 kJ·mol－1 D．已知S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－395.7 kJ·mol－1，则硫磺的标准燃烧热为395.7 kJ·mol－1 解析　A项，生成物水应为液态，错误；B项，ΔH的单位应为kJ·mol－1，错误；D项，硫磺在氧气中燃烧生成二氧化硫，不是三氧化硫，错误。 答案　C 2．下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　) A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1 B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的标准燃烧热为192.9 kJ·mol－1 C．已知2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1，则H2(g)的标准燃烧热是285.8 kJ·mol－1 D．葡萄糖的标准燃烧热是2800 kJ·mol－1，则 C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1400 kJ·mol－1 解析　A项，H2SO4和Ba(OH)2反应时还生成BaSO4沉淀，故其反应热还应包括BaSO4沉淀的生成热，错误；B项，甲醇蒸气的标准燃烧热是1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，错误；C项，选项中H2O为气体，则H2标准燃烧热大于285.8 kJ·mol－1，错误。 答案　D 知识点二　能源 1．能源的概念及其分类 (1)能源的概念 能源是可以提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水 、潮汐等。 (2)能源的分类 分类依据 种类 举例 转换过程 一次能源 太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等 二次能源 电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等 使用历史 常规能源 化石燃料 新能源 太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等 能源性质 可再生能源 太阳能、风能、氢能、生物质能 不可再生能源 化石燃料、核能 2.化石燃料和新能源 (1)化石燃料的弊端：蕴藏量有限、不能再生；利用率低；污染环境，特别是会造成酸雨和温室效应。 (2)太阳能是能量巨大的清洁能源，缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。 (3)氢能有三大优点：一是热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染；缺点是储存、运输困难。 3．能源危机的解决方法 开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。 1．能源问题日益突出，已成为全世界关注的社会热点。解决能源危机的方法： (1)开源节流，提高能源的利用率。其主要措施有哪些？ (2)开发新能源。新能源的特点是什么？ 提示　(1)调节和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加大科技投入。(2)新能源的特点是资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。 2．某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣： ①3FeCl2＋4H2O(g)Fe3O4＋6HCl＋H2； ②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl===6FeCl3＋6H2O＋O2； ③6FeCl36FeCl2＋3Cl2。 科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是什么？该物质作为燃料的优点有哪些？(至少说三点)。 提示　该物质是H2。优点：热值高；产物无污染；反应原料来源广。 3．将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比两个过程中放出的热量相同吗？前者有何优点？ 提示　根据盖斯定律可知，两个过程中放出的热量相同。前者的优点有：减少污染、燃烧充分、方便运输。 4．硼烷密度小、沸点低、难储存、毒性强，但它是一种热值很高的燃料(其热值是煤的2倍多)。它能否作为燃料，选择燃料需要考虑哪些因素？ 提示　不能。选择燃料不仅要考虑热值大小，还要考虑燃料的稳定性、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等因素。 努力开发和研究太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能和生物质能，并降低能耗，才能满足人类文明的高速发展。 1．“节能减排、低碳生活”已经走进百姓生活、城市建设以及经济发展等各个领域，下列有关说法不正确的是(　　) A．太阳能、地热能、核能等均属于“新能源” B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类化合物作燃料 C．图中甲烷经一氯甲烷转化成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”的思想 D．减少化石能源的使用能减少CO2的排放量 答案　B 2．以下几个热化学方程式能表示相应物质的标准燃烧热的是(　　) A．C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1 B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 D．CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－193.0 kJ·mol－1 答案　B 3．1.5 g火箭燃料二甲基肼(H3C—NH—NH—CH3)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出50 kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热为(　　) A．－1000 kJ·mol－1 B．－1500 kJ·mol－1 C．－2000 kJ·mol－1 D．－3000 kJ·mol－1 答案　C 4．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为 H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1 C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5518 kJ·mol－1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是(　　) A．H2(g) B．CO(g) C．C8H18(l) D．CH4(g) 答案　B 5．计算填空。 (1)在25 ℃、101 kPa时，一定量氢气在足量的氧气中完全燃烧生成3.6 g H2O(l)放出57.16 kJ的热量。 H2的标准燃烧热为________________，该条件下氢气的热值为________________kJ·g－1。 (2)在25 ℃、101 kPa时，CH4的热值为55.625 kJ·g－1，该条件下CH4的标准燃烧热为________。 CH4气体112 L(标准状况下)，完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为___________。 解析　(1)H2的标准燃烧热应以燃烧1 mol H2为标准，当H2完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)时，需燃烧2.00 mol H2，故H2的标准燃烧热为－＝－285.8 kJ·mol－1，1 mol H2的质量为2 g，则氢气的热值为＝142.9 kJ·g－1。(2)1 mol CH4的质量为16 g，则1 mol CH4完全燃烧放出的热量为55.625 kJ·g－1×16 g＝890 kJ，则CH4的标准燃烧热是ΔH＝－890 kJ·mol－1。 答案　(1)－285.8 kJ·mol－1　142.9 (2)－890 kJ·mol－1　4450 kJ 学科网（北京）股份有限公司 $$