6.2.2 燃料燃烧释放的能量 氢燃料的应用前景 课件 2024-2025学年高一下学期化学苏教版（2019）必修第二册

第二单元 化学反应中的热 1 第2课时 燃料燃烧释放的能量 氢燃料的应用前景 2 学习任务一 燃料燃烧释放的热量 学习任务二 氢燃料的应用前景 ◆新课探究 ◆课堂评价 3 学习任务一 燃料燃烧释放的热量 【课前自主预习】 1.热值： 在一定条件下__________的可燃物__________ 所放出的热。 单位质量 完全燃烧 新 课 探 究 4 2.不同的燃料其组成和结构不同，燃烧后放出的热也不同。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 热值/ 约56 约48 约33 143 分析发现______是最理想的燃料，理由是______的热值最高，但考虑 _______在制备、存储、运输、开采成本等方面存在诸多问题，所以煤、 石油等化石燃料仍然是当今较为主要的能源。 氢气 氢气 氢气 新 课 探 究 5 3.燃料利用存在亟待解决的问题 （1）煤等化石燃料的燃烧常常伴随着大量烟尘、____________________ _______等有毒有害物质的排放。 （2）、 还能导致______，对环境的破坏非常严重。 、、氮氧化物 酸雨 （3）燃料燃烧过程中，一般只有约 的能量可以实现有效转化，其他部分 则转化为废热排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 新 课 探 究 6 【情境问题思考】 从空间站建成到新型火箭研制,中国航天继续“超级模式”。你一定很想 知道航天运载火箭中所装燃料产生的热能从何而来,它与化学物质和化学反 应有什么关系？人类自从学会了用火，便以草、木等作为燃料，利用燃烧 反应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、天然气等化石燃料。化石燃料总有一天 会枯竭，人类还要不断开发使用新的能源。 新 课 探 究 7 问题： 常见燃料C、、、 （乙醇）完全燃烧的热化学方 程式可以分别表示为 ① ② ③ ④ （1）完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热的大小顺序是________。 提示： 新 课 探 究 8 （2）完全燃烧相等质量的上述物质，放出热的大小顺序为________。 提示： （3）燃料燃烧放出热的大小常用热值来衡量。燃料的热值是指在一定条 件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热量，单位是________。 提示： 新 课 探 究 9 【核心知识讲解】 1.燃料燃烧释放的热量 （1）特点 质量相同的不同燃料，由于它们的热值不同，完全燃烧后放出的热不相同。 （2）计算方法 燃料燃烧放出的热 形成生成物中的化学键放出的总能量-断裂反应物中的 化学键吸收的总能量。 新 课 探 究 10 2.解决燃料燃烧存在的问题的研究方向 （1）节约现有能源，尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采。 （2）提高燃料的使用效率，减少对环境的污染。 ①通过化学方法将石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料； ②研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生热损耗的技术，研究 提高燃料利用率的措施。 （3）确保能源安全，积极开发优质的新能源，如氢能、水能、太阳能等。 新 课 探 究 11 【知识迁移应用】 例1 已知下列物质燃烧的热化学方程式分别为 相同质量的、、、 完全燃烧时，放出热量最少的是( ) A. B. C. D. √ 新 课 探 究 12 [解析] 完全燃烧放出的热量为； 完全 燃烧放出的热量为； 完全燃烧放出的热量为 ；完全燃烧放出的热量为 ，所以 等质量燃烧时， 放出的热量最少。 新 课 探 究 13 ［规律小结］ 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。燃烧放热反应中参加燃烧反应 的各物质的能量总和大于各生成物的能量总和。 新 课 探 究 14 学习任务二 氢燃料的应用前景 【课前自主预习】 1.氢气的制备方法 （1）电解法 电解法制氢是目前用得最多的方法。但耗费大量的______，成本太高，难 以普遍使用。 电能 新 课 探 究 15 （2）光解法 在催化剂作用下利用太阳能，将水分解生成氢气。这种方法是制氢气的主 要研究方向。其主要难题是催化剂的选择和制取。 （3）生物法 利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解释放氢气。 2.氢气的贮存 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，在加热时又可释放氢气。 新 课 探 究 16 3.太阳能的利用 实例 能量转化方式 直接利用 光合作用 光能转化为______能 太阳能热水器 光能转化为____能 太阳能电池 光能转化为____能 光解水制氢气 光能转化为______能 间接利用 化石燃料 太阳能间接转化为____能 化学 热 电 化学 热 新 课 探 究 17 【情境问题思考】 华东理工大学材料科学与工程学院在太 阳能光解水领域取得重要进展,以金属性光催 化材料氮化钨为催化剂,光解水获得和 ,获 取氢能源。 问题一： 太阳能光解水的过程中，主要发生 的能量转化形式是什么？ 提示：太阳能光解水的过程中，主要能量转化形式是太阳能转化为化学能。 新 课 探 究 18 问题二： 氢能是公认的新型清洁能源，推测氢能具有哪些优点和缺点？ 提示：氢能的优点是原料丰富；热值大；燃烧产物是水，无污染。缺点是 制备氢气的能耗高，氢气的贮存和运输不方便等。 新 课 探 究 19 【核心知识讲解】 氢能的开发和利用 1.氢能的优点 新 课 探 究 20 2.氢能利用存在的问题 （1）廉价的制氢技术——首要难点 原因：制氢需要消耗大量的能量且效率低。 （2）安全可靠的贮氢和输氢方法——关键 原因： 密度小，熔点低，难液化。 新 课 探 究 21 3.氢能的产生和利用途径 新 课 探 究 22 【知识迁移应用】 例2 关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是( ) A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下， 使氢成为二级能源 B.设法将太阳光聚焦，产生高温使水分解产生氢气 C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气 D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气 [解析] 水是由氢元素和氧元素组成的，水必须经过分解才能制取二级能源 氢气，A项错误。 √ 新 课 探 究 23 1.判断下列说法是否正确（错的打“×”,对的打“√”）。 （1）地球上所有可利用的能源都直接或间接来自太阳。( ) × [解析] 核能、潮汐能等都不是来源于太阳。 （2）煤、石油、天然气等化石燃料与太阳能无关。( ) × [解析] 煤、石油、天然气等化石燃料蕴藏的能量来自太阳能。 （3）太阳能热水器是将太阳能转化为化学能。( ) × [解析] 太阳能热水器是将太阳能转化为热能。 （4）天然气属于二次能源。( ) × [解析] 天然气属于化石燃料，化石燃料都属于一次能源。 课 堂 评 价 24 （5）氢能是不可再生能源。( ) × [解析] 氢能是可再生能源。 （6）氢能是一种无污染的绿色能源。( ) √ 课 堂 评 价 25 2.化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是 ( ) A.天然气、石油、流水、风力、氢气为一次能源 B.无论风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能 C. 中含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素 D.发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统 [解析] A项，一次能源是指直接从自然界取得的能源，氢气不属于一次能 源；B项，风力发电是将风能转化为电能；C项，砷元素属于非金属元素； D项，发展低碳经济、循环经济，利用太阳能、风能均有利于能源开发、 环境保护和资源利用。 √ 课 堂 评 价 26 3.氢气是未来的“绿色能源”，科学家们最新研制出利用太阳能产生激光， 再用激光使水分解制得氢气的新技术，其中水的分解可以用化学方程式表 示为 。下列有关说法不正确的是( ) A. 在反应中作氧化剂，且该反应不需任何其他条件就能进行 B.水分解不产生污染物 C. 在反应中作催化剂 D.该技术将太阳能转化为化学能 [解析] 从反应 发生的条件来看， 是该反应的催 化剂，该反应的能量变化是将太阳能转化为化学能。 √ 课 堂 评 价 27 4.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( ) ①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气 A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④ [解析] 理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面 积，并通入适当过量的空气。对于①和②，由于燃料的着火点是其固有的 性质，不可改变，故这两项措施不可行。③④⑤所采取的措施均是为了增 大燃料与空气的接触面积。 √ 课 堂 评 价 28 5.分析下图并回答以下问题。 （1）电解水生成 ，首先要解决的问题是____________。 需大量电能 （2）氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是 _____________________________________________。 来源丰富，燃烧放出的热量多，产物无污染 课 堂 评 价 29 6.能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料， 氢气是一种很有发展前景的新能源。 （1）在、时， 完全燃烧生成液态水时放出的 热是，则 燃烧的热化学方程式是 ___________________________________________________________。 [解析] 书写热化学方程式时要注意标明物质的聚集状态。 课 堂 评 价 30 （2）葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧 化时的热化学方程式为 ,计算 葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量为________。 [解析] ，说明 葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量为， 葡萄糖 的物质的量为，则 葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热 量为 。 课 堂 评 价 31 （3）用热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分 燃烧，其目的是___________________。 为分解提供热量 [解析] 利用燃烧反应放出的热量可以使 分解。 课 堂 评 价 32 $$