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

第二课时　燃料燃烧释放的能量　氢燃料的应用前景 学习目标　1.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。2.体会提高燃料燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。 一、燃料燃烧释放的能量 1.热值 指一定条件下　　　　　的可燃物　　　　　所放出的热。  2.提高燃料的使用效率 (1)当今世界上使用最多的能源 化石燃料即　　　　、　　　　、　　　　。  (2)化石燃料亟待解决的问题 (3)解决燃料燃烧存在的问题和研究方向 ①节约现有能源; ②提高燃料的使用效率,减少对环境的污染,如把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料; ③确保能源安全,开发氢能、水能、　　　　能、风能等更清洁、更高效的能源。  3.燃料充分燃烧的条件 (1)要有足够多的空气; (2)燃料与空气要有足够大的接触面。 4.常规能源与新型能源 (1)常规能源:煤、石油、天然气等能源,称为常规能源。 (2)新型能源:新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括:太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。 (3)重点开发的能源:太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。 1.“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 (　　) A.煤炭、石油、潮汐能 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 2.(2024·湖南衡阳高二期末)中国石化石油化工科学研究院最近从地沟油中提炼出航空燃油;我国航天科技集团六院自主成功开发500吨级液氧煤油发动机。下列叙述正确的是 (　　) A.航空燃油不完全燃烧不会对环境造成污染 B.液氧汽化过程是吸热反应 C.煤油燃烧反应是放热反应 D.航空燃油和煤油都是可再生能源 3.一种环保型燃料——丙烷,其燃烧时发生反应C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)。下列说法中不正确的是 (　　) A.火炬燃烧时化学能只转化为热能 B.所有的化学反应都会伴随着能量变化,有能量变化的物质变化不一定是化学反应 C.1 mol C3H8(g)和5 mol O2(g)所具有的总能量大于3 mol CO2(g)和4 mol H2O(l)所具有的总能量 D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染,故丙烷为环保型燃料 4.已知下列几种燃料的热值: 物质 煤炭 天然气 氢气 乙醇 热值/(kJ·g-1) 约33 约56 143 30 其热化学方程式分别为 ①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-396 kJ·mol-1 ②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-896 kJ·mol-1 ③H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1 ④C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 380 kJ·mol-1 (1)完全燃烧相等物质的量的上述物质,放出热量的大小顺序是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)完全燃烧等质量的上述物质,放出热量的大小顺序是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  二、氢燃料的应用前景 1.氢气是未来理想的绿色燃料 氢气的热值在普通燃料中是　　　　的,且氢气燃烧的产物只有　　　　,不会产生对环境有害的污染物,是一种　　　　燃料。  2.制氢和储氢已成为全球瞩目的课题 (1)将太阳能转化为　　　　,再将水催化电解获得氢气,其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性的进展。  (2)氢气密度　　　　　,熔点　　　　　,难　　　　　,贮存液氢的容器要求高。  (3)研制贮氢合金。科学家正致力于研究具备良好　　　　和　　　　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,加热时又可释放出氢气。  3.氢燃料的应用前景 (1)发射人造卫星和运载火箭常用　　　　作燃料。  (2)氢燃料混合动力有轨电车。 (3)氢燃料电池。 4.氢燃料生产和使用 (1)氢气作为能源的优点 (2)氢能的产生 ①水煤气法 ②电解水法 ③光解法 (3)开发和利用氢能需要克服的问题 ①解决制氢的能耗问题:利用电能电解水时要消耗大量的电能。科学家正在研究利用其他方法由水制取氢气。 ②要解决氢气的贮存和运输问题:氢气熔点低、难液化,液氢存储困难,也不安全。贮氢合金的发现和应用,开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径。 1.氢气是未来的理想能源,理由是 (　　) ①热值高　②燃烧时不污染环境　③用于制取H2的水资源丰富　④密度小,便于运输 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④ 2.H2是一种很有前途的能源,以水为原料大量制取H2,最理想的途径是 (　　) A.利用太阳能直接使水分解为H2 B.以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H2 C.以赤热的Fe和水反应生成H2 D.由热电厂提供电能,利用直流电电解水产生H2 1.下列说法中,错误的是 (　　) A.人类目前所直接利用的能量大部分是由化学反应产生的 B.煤、石油、天然气是当今世界最重要的三种化石燃料 C.人体运动所消耗的能量与化学反应无关 D.我国目前最主要的能源是煤炭 2.下列叙述不正确的是 (　　) A.化石燃料内部“贮存”着能量 B.太阳能不能直接转化为电能 C.物质的化学能可以在不同的条件下分别转化为热能、电能等为人类所用 D.绿色植物发生光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来 3.下列有关太阳能的利用方式以及列举的实例错误的是 (　　) A.太阳能电池利用太阳能的方式是光-电转换 B.太阳能热水器利用太阳能的方式是光-热转换 C.绿色植物进行的光合作用是光-生物质能转换,它的本质是光-化学能转换 D.将电能通过用电器进行照明的过程是光-电能转换 4.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,再用激光使水分解得到氢气的新技术,其中水分解可以用化学方程式表示为2H2O2H2↑+O2↑。下列有关说法不正确的是 (　　) A.TiO2在反应中作氧化剂 B.水分解不产生污染物 C.TiO2在反应中作催化剂 D.该技术将太阳能转化为化学能 5.城市使用的燃料,现大多为煤气、液化石油气和天然气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气,它由煤炭与水蒸气反应制得,故又称水煤气。 (1)试写出制取水煤气的主要反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)氢气是未来的理想能源,除释放的热量多之外,还具有的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  第二课时　燃料燃烧释放的能量　氢燃料的应用前景 一、 1.单位质量　完全燃烧　2.(1)煤　石油　天然气　(2)CO　酸雨 (3)③太阳 对点训练 1.C　[A项,煤炭、石油不是新能源,也不是可再生能源;B项,天然气不是新能源,也不是可再生能源;D项,地热能是来自地球内部的能源,核能不是可再生能源,也不是来自太阳的能源。] 2.C　[航空燃油不完全燃烧会产生CO等污染气体,A项错误;液氧汽化属于物理变化,由液态到气态,是吸热过程,不是吸热反应,B项错误;燃烧反应都是放热反应,C项正确;煤油是化石能源之一,是不可再生能源,D项错误。] 3.A　[火炬燃烧时化学能转化为热能和光能等,A错;物质发生化学反应一定伴随着能量变化,伴随着能量变化的物质变化却不一定是化学变化,如物质的“三态”变化、核变化也都伴随能量变化,B正确;可燃物的燃烧属于放热反应,放热反应反应物总能量大于生成物总能量,C正确;丙烷完全燃烧的产物为CO2和H2O,无污染,D正确。] 4.(1)④>②>①>③　(2)③>②>①>④ 二、 1.最高　水　清洁　2.(1)电能　(2)小　低　液化　(3)吸收　释放　3.(1)液氢 对点训练 1.A　[氢气的密度小,但氢气是气体且属于可燃性气体,不便于运输和储存,所以④不正确,答案选A。] 2.A　[B项,C+H2O(g)CO+H2;C项,3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;D项,2H2O2H2↑+O2↑,B、C、D三项都要消耗传统能源。而A项中太阳能是已被人们使用的新能源,与传统能源相比较,太阳能的优点很多,而且是一般传统能源无法比拟的。] 课堂达标训练 1.C　[人类目前所直接利用的能量大部分是化石能源的燃烧,所以人类目前所直接利用的能量大部分是由化学反应产生的,A项正确;煤、石油、天然气是化石燃料,所以煤、石油、天然气是当今世界最重要的三种化石燃料,B项正确;人体在运动时发生一系列的化学反应,消耗能量,如ATP与ADP的相互转化,所以人体运动所消耗的能量与化学反应有关,C项错误;我国煤炭资源丰富,所以目前最主要的能源是煤炭,D项正确。] 2.B　[化石燃料在燃烧时会放出能量,故内部“贮存”着能量,A项正确;太阳能可以直接转化为电能,如太阳能电池,B项错误;化学能可以转化为热能或电能等,如燃烧放热或电源放电等,C项正确;光合作用是将光能转化为化学能的过程,D项正确。] 3.D　[太阳能电池将光能转化为电能,A项正确;太阳能热水器将光能转化为热能,B项正确;绿色植物的光合作用将光能转化为生物质能,其本质是将光能转化为化学能,C项正确;通过用电器进行照明的过程是将电能转化为光能的过程,D项错误。] 4.A　[TiO2在反应中作催化剂,H2O既是氧化剂,又是还原剂,A项错误。] 5.(1)C+H2O(g)CO+H2　(2)来源丰富,产物无污染 学科网（北京）股份有限公司 $$