1.1.3　能源的充分利用 学案 2024-2025学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

第三课时 能源的充分利用 学习目标 1.认识标准燃烧热的概念,掌握表示标准燃烧热的热化学方程式的书 写和有关标准燃烧热的简单计算。2了解能源的种类、特点和我国目前的能源状 况及应对能源危机所采取的措施,知道能源是人类生存和社会发展的重要基础 一、标准燃烧热和热值 1.标准燃烧热 (1)概念:在101kPa下,1mol物质 的反应热叫做该物质的标准燃烧 热。单位为 (2)物质完全燃烧的含义;物质中所含有的氛元素转化为 氢元素转化 ,碳元素转化为_,疏元素转化为SO(g)。 (3)意义:25C时,甲完的标准燃烧热为A=-890.3kJmol-1,表示 (4)对标准燃烧热的理解 →一个条件:25C、1.01x10{Pa →一个标准:1mol纯物质 标准燃烧热 →一个要求:“完全燃烧” →两种表示:“某物质标准燃烧热是 a kI·mol”或“某物质标准燃烧 热是△H--akJ·mol" (5)表示标准燃烧热的热化学方程式 由于标准燃烧热是以 物质完全燃烧的反应热来定义的,因此在书 写表示标准燃烧热的热化学方程式时,可燃物的化学计量数必须为 此来配平其余物质的化学计量数 例如:H(g)+12O(g)-HO() AH=-285.8kJ:mol-1。 2.热值 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。 ■对点训练 1.下列说法正确的是( ) A. 完全燃烧生成二氧化磕时,放出的热量为碎的标准燃烧热 B.在101kPa时,1mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热 C.在101kPa时,由2CO(g)+O(g)2CO(g) AH=-566kJmol-1,可知CO 的标准燃烧热为283kJmol-1 D.乙快的标准燃烧热为1299.6kJmol-1,则2CH(g)+5O(g) -4CO(g)+2HC (g)反应的AH--2599.2kJmol-1 2.下列热化学方程式中能表示可燃物标准燃烧热的是( _. A.CO(g)+12O(g)-CO(g) AH=-283kJmol-1 B.CH(g)+2O(g)CO2(g)+2HO(g) AH=-802.3kJmol-1 C.2H(g)+O(g)-2HO(ì) A/H=-571.6kJmol-1 D.2H2(g)+O(g)-2HO(g) AH=-484.0 kJmol-1 3.25C、101kPa下,碳、氢气、甲炕和葡萄糖的标准燃烧热依次是A一一393.5 kJmol-1、AH=-285.8 kJmol-1、AH=-890.31 kJmol-1、AH=-2 800 kJ- mol一1,则下列热化学方程式正确的是 ) A.C(s)+12O(g)CO(g) A=-393.5kJmol-1 B.2H(g)+O(g)-2HO(g) AH=-571.6kJmol-1 C.CH(g)+2O(g)CO(g)+2HO(g) AH=-890.31kJ·mol-1 D.12CH2O(s)+3O(g)-3CO2(g)+3HO(l)AH=-1400kJmol-1 4.在25C、101kPa时,1.00gCH()燃烧生成CO(g)和HO),放出41.8kJ的 热量,CH。的标准燃烧热为 kJmol二1,该反应的热化学方程式为 二、能源 1.能源的概念及其分类 (1)概念 能源是指可以提供 的自然资源,它包括 、阳光、风力、流 水、潮沙等。 (2)分类 分类依据 种类 举例 一次能源 太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮沙能等 转换过程 二次能源 电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等 常规能源 化石燃料 使用历史 新能源 太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等 可再生能源 太阳能、风能、氢能、生物质能 能源性质 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 和 (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 二是 、无污染。缺点是储存、运输困难。 3.能源危机的解决方法 开发 ,节约 提高能源的 D对点训练 1.(山东卷)有利于实现“碳达峰、碳中和”的是( A.风能发电 B.粮食酿酒 C.燃煤脱疏 D.石油裂化 2.“能源分类相关图”如图所示,四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源 是( ) 来自太阳 的能源 新能源 可再生 能源 A.煤炭、汽油、潮沙能 B.水能、生物质能、天然气 C.太阳能、风能、沼气 D.地热能、海洋能、核能 3.你认为下列行为有悖于“节能减排,和谐发展”这一主题的是( _ A.将煤进行气化处理,提高煤的综合利用率 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.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料 D.实现资源的“3R”利用观,即减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环 再生 【题后归纳】 (1)沼气和天然气的主要成分都是甲炕,沼气是可再生能源,天然气是不可再生能 源。 (2)未来最理想的新能源是氢能。我们要科学合理地使用常规能源,不断开发利用 新能源,寻找解决能源危机的新方法、新措施。微专题2 反应热的计算与比较 一、反应热(A)计算的常用方法 (一)利用键能计算A 【典例1】 (湖南卷)氛热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 N=N H-H N-H 键能E/(kJ·mol-) 946 436.0 390.8 在一定温度下,利用催化剂将NH;分解为N。和H2。 则反应2NH(g)-(N(g)+3H(g)的AH= kJmol-1。 [方法技巧] 利用键能计算A的方法 (1)计算公式:A一反应物的总键能一生成物的总键能。 (2)计算关键:利用键能计算反应热的关键,就是要算清物质中化学键的数目,清 楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。 物质 HO CH NH CO2 所含共价键 0C-H I N-H H-O C--O 3 每摩尔微粒所含共价键的数目(N) 2 物质 。 SiO2 石墨 金刚石 所含共价键 PP Si-O C-C C-C 每摩尔微粒所含共价键的数目(VA) ⊙ _ 1.5 2 :迁移应用 1.能源短缺是全球面临的问题,用CO。来生产燃料甲醇的反应原理为CO(g)+3H (g)CHOH(g)+HO(g)。已知某些化学键的键能数据如下表所示。则该反应的 AH为( ) C-HH-H C-O C-O 化学键 H-O 键能/(kJmol-) 436.0 351.0 413.4 745.0 462.8 A.-46.2kJ·mol-1 B.46.2kJmol-1 C.-181.6kJmol-1 D.181.6kJ.mol-1 (二)根据盖斯定律计算A 【典例2】CH-CO催化重整反应为CH(g)+COz(g)-2CO(g)+2H(g)。 已知:C(s)+2H(g)-CH(g) AH=-75kJmol-1 C(s)+O(g)-CO(g) AH=-394kJmol-1 C(s)+12O2(g)-CO(g) AH=-111kJ·mol-1 该催化重整反应的△一 kJmol-1。 迁移应用 2.烟气(主要污染物SO。、NO.)经O。预处理后用CaSO;水悬浮液吸收,可减少烟 气中SO、NO.的含量。O。氧化烟气中SO、NO.的主要反应的热化学方程式头 ①NO(g)+O(g)-NO(g)+O(g) AH.=-200.9kJmol-1 ②NO(g)+12O2(g)-NO(g) AH=-58.2kJ·mol-1 则反应3NO(g)+O(g)-3NO2(g)的AH= kJ,mol-1。 (三)根据物质的标准燃烧热(A/)计算反应的AP 【典例3】 已知在101kPa下CH(g)、H(g)、C(s)的标准燃烧热分别为890.83kJ mol-1、285.83kJmol-1和393.51kJmol-1,则反应C(s)+2H(g)CH(g)的反 应热AH一 [方法技巧] 利用物质的标准燃烧热(AD)计算反应热(A AH一反应物标准燃烧热(A之和一生成物标准燃烧热(A)之和 :迁移应用 3.石油化工生产中,利用裂解反应可以获得重要化工原料乙炀、丙炀。一定条件 下,正丁烧裂解的主反应如下 反应I 催化剂 C.&Hjo(g) CH(g)+CHCHCH2(g) AH 反应 II 催化剂 C.Ho(g) CH(g)+CHCH(g) AH. 正丁炕、乙炕和乙的标准燃烧热分别为Q1kJmol-1、Q2kJ-mol-1、Q3kJ- mol-1,反应II的AH一 (四)其他计算方法 计算依据 计算方法 热化学方程式与数学上的方程式相似,可 以左右颠倒同时改变正、负号,各项的化 根据热化学方程式 学计量数包括A的数值可以同时扩大或 缩小相同的倍数 根据反应物和生成物的总能量(反应 AH一E(生成物)一E(反应物 过程的能量变化图) :迁移应用 4.恒温恒容条件下,碎可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图所示。 已知:2SO-(g)+O(g)2SO(g) A=-196.6kJmol-1 ①1 mol S(s). 2molO.(g) 1 AH.--207k1·mol1 1mol so.(g). 1molO.(g) I △H. 0.2molsO.(g) o.8molsO.(g) 士_,_. 0.6molO(g) 反应过程 (1)写出能表示磕的标准燃烧热的热化学方程式; (2)AH- kJmol-1。 二、反应热(A)的大小比较 【典例4】 室温下,将1mol的CuSO;5HO(s)溶于水会使溶液温度降低,热效 应为AH,将1mol的CuSO(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为AH2;CuSO 5HO受热分解的化学方程式为CuSO5HO(s)CuSO(s)+5HO(,热效应为 AH。则下列判断正确的是 ~_ A.AH2>AH3 B.AH<AH3 C.AH+AH-AH D.A+A>AH [方法技巧] 反应热大小的比较方法 (1)利用盖斯定律与常识比较 如①2H(g)+O(g)-2HO(g) AH ②2H(g)+O(g)-2HO() AH2 由①-②可得2HO(l)-2HO(g) AH-AH-AH>0,则AH>△H (2)利用能量变化图比较 E 2H.(g)+O(g) 2 AH。 2H.O(1) 反应历程 由图像可以看出放出或吸收热量的多少,若是放热反应,放出的热量越多, AH 越小;若是吸热反应,吸收的热量越多,AH越大,故AH,>AH 迁移应用 5.已知下列热化学方程式 (1)H(g)+12O2(g)-HO(g) AH.=akJmol-1 (2)2H(g)+O(g)-2H{O(g) AH2-bkJmol-1 (3)H(g)+12O(g)-HO) AH-ckJmol-1 (4)2H(g)+O(g)-2HO(ì) AH=dkJmol-1 则a、b、c、d的关系正确的是( ) A.a<c<0 B$$>d>0 C.2a-b<$ D.2c=d> 6.已知: C(s)+O(g)CO(g) AH CO2(g)+C(s)-2CO(g) AH2 2CO(g)+O2(g)-2CO(g) AH3 4Fe(s)+3O(g)-2FeO(s) AH4 3CO(g)+FeO(s)-3CO(g)+2Fe(s) AH5 下列关于上述反应恰变的判断正确的是 _ A.△H>0,AH<0 B.AH>0,△H>0 C.AH-AH+AH D.△H3-AH+2AH 课堂达标训练 1.(2023·萧田哲理中学高二期中)为了应对能源危机,满足不断增大的能源需求 当今国际能源研究的另一热点就是寻找新能源,下列有关新能源的叙述不正确的 是( ) A.氢能燃烧热值高,资源丰富,无毒,无污染 B.风能是太阳能的一种转换形式,能量巨大 C.太阳能能量巨大,取之不尽,用之不竭,而且清洁、无污染,但需要开采、运 将 D.物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用 2.已知H2(g)+12O(g)-H2O(g)AH=-241.8kJmol-1。下列说法错误的是 ( ) A.H2的标准燃烧热为241.8kJmol-1 B.2H(g)+O2(g)2H{O(g)AH--483.6kJ·mol-1 C.1molH(g)完全燃烧生成液态水放出的热量大于241.8kJ D.断裂1molHO(g)的化学键吸收的总能量大于断裂1molH(g)和0.5molO(g)的 化学键所吸收的总能量 3.下列热化学方程式中A的数值表示可燃物标准燃烧热的是 ) A.CO(g)+12O(g)-CO(g)AH=-283kJmol-1 B.CH(g)+2O(g)CO(g)+2HO(g) AH=-802.3kJ·mol-1 C.2H(g)+O2(g)-2H{O(l) AH=-571.6kJmol-1 D.H2(g)+Cl2(g)-2HCl(g) AH=-184.6kJ·mol-1 4.已知充分燃烧ag乙快气体时,生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量 bkJ,则表示乙快标准燃烧热的热化学方程式为( A.2CH(g)+5O(g)4CO(g)+2HO(ì) AH=-4bkJmol-1 B.CH2(g)+52O(g)-2CO(g)+HO(ì)AH=-2bkJmol-1 C.2CH2(g)+5O(g)-4COz(g)+2H{O(1)AH=-bkJmol-1 D.2CH(g)+5O(g)4CO(g)+2HO(ì) AH=+bkJmol-1 5.计算填空。 (1)在25C、101kPa时,H在1.00molO.中完全燃烧生成2.00molHO(1)放出 571.6kJ的热量。H的标准燃烧热为 (2)已知:CH;的标准燃烧热是A一-890kJmol-1并利用(1)的数据,H和CH4 混合气体112L(标准状况下)完全燃烧生成CO,和液态水时放出的热量为3695kJ 则混合气体中H和CH的体积比为 第三课时 能源的充分利用 一、1.(1)完全燃烧 kJ·mol-1(2)N(g) HO(l) CO-(g) (3)1mol甲院完全燃烧 生成CO(g)和HO1)时放出890.3kJ的热量 (5)1mol 1 2.1g 对点训练 1.C [理解标准燃烧热的概念,一是注意可燃物的用量为1mol纯物质;二是注 意反应的程度,完全燃烧并生成稳定的氧化物,如C生成CO(g),S生成SO。 (g),H生成HO(l)。选项A没有指明碗的物质的量为1mol;选项B中没有指明 1mol碳完全燃烧生成CO:选项D中热化学方程式的生成物水应为液态,反应 热△与其不对应。] 2.A [表示标准燃烧热的热化学方程式要求1mol纯物质完全燃烧,生成稳定的 产物。符合要求的只有A项。1 3.D [根据标准燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知,CO(g)是C的稳定 氧化物,生成的HO应该为液态,只有D项正确。] 4.3 260.4 CH(1)+1520(g)6CO(g)+3HO(l) AH=-3 260.4kJ·mol-1 解析 1molCH(1)完全燃烧生成CO(g)和HO()放出的热量为41.8kJX78=3 260.4kJ,热化学方程式为:C&H(1)+152O2(g)-6CO(g)+3H2O(1) AH=-3 260.4kJmol-1。 二、1.(1)能量 化石燃料 2.(1)酸雨 温室效应 (3)资源丰富 无毒 3.新能源 现有能源 利用率 对点训练 1.A [“碳达峰”是指我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值 之后逐步降低:“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的 二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。1 2.C [煤炭、天然气属于化石燃料,属于不可再生能源,也不是新能源,潮沙能 来自月球的吸引,A、B项错误;地热能来自地球本身,绝大多数海洋能来自太 阳能,核能来自原子核的裂变,D项错误。1 3.B [将煤进行气化处理,提高煤的综合利用率,能达到节能目的,故A不选; 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,会加快能源消耗, 故B选;开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源,减少使用煤、石油等化石 燃料,能起到节能,减排、环保作用,故C不选;实现资源的“3R”利用观,即减 少资源消耗(Reduce),增加资源的重复使用(Reuse)、资源的循环再生(Recycle) 增大原料利用率,能起到节能,减排、环保作用,故D不选。1 微专题2 反应热的计算与比较 【典例1】 90.8 解析 A一反应物键能总和一生成物键能总和,根据化学方程式以及表格中数据 可得AH=390.8 kJ·mol-13x2-(946kJmol-1+436.0 kJmol-1$3)=90.8 kJ-mol-1。 迁移应用 1.C [△H=反应物总键能一生成物总键能=(745.0×2+436.0×3)kJ·mol-1- (413.4×3+351.0+462.8+462.8×2)kJmol-1--181.6kJmol-1。1 【典例2】 247 解析 将题给三个反应依次编号为①②③,根据盖斯定律,由③×2-①-②可得 CH.(g)+CO(g)-2CO(g)+2H(g) AH=247kJmol-1。