第一单元 化学反应的热效应 第3课时（导学案） 化学苏教版2019选择性必修1

第一专题 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应的热效应 第三课时 能源的充分利用 一、知识目标 1.理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 2.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。 3.了解新能源的种类和特点，知道燃料选择的原则及能源充分利用的途径。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观层面区分化石燃料与新能源的使用差异，识别不同燃料燃烧放热效果的宏观表现。能从微观角度解释燃料燃烧放热的本质 —— 化学键断裂与形成的能量差，理解 “完全燃烧” 的微观要求，建立“宏观放热现象 — 微观能量变化”的关联认知。​ 2.变化观念与平衡思想：认识到能源利用过程中存在“有限资源与无限需求”的矛盾变化，理解化石燃料消耗与能源短缺、环境恶化的动态关联，树立“能源利用需兼顾效率与可持续”的变化意识。结合新能源开发实例，理解能源系统中“能量转化与供需平衡”的重要性，认识到化学技术在调节能源供需平衡中的作用，初步形成能源利用的平衡思维。​ 3.证据推理与模型认知：能基于物质标准燃烧热表格数据作为证据，推理不同燃料的放热能力强弱，判断燃料选择的合理性，形成“数据证据 — 结论推理”的思维模式。构建“能源问题提出 — 理论标准衡量 — 实践方案解决”的认知模型，能运用该模型分析生活中能源利用的实际问题。​ 4.科学探究与创新意识：参与“燃料热值对比”“新能源应用观察”等探究活动，能设计简单实验方案，学会读取、分析实验数据与表格信息，提升探究能力。针对新能源开发的现实困难，能提出初步的改进设想，或设计家庭节能方案，激发创新意识与实践探索欲望。​ 5.科学态度与社会责任：通过了解我国“清洁低碳、安全高效”的能源政策及“双碳”目标，认识化学学科在解决能源危机中的核心价值，树立严谨求实的科学态度与 能源保护的责任意识。能结合所学知识分析生活中的能源利用行为，主动践行节能行动，提出合理的能源利用建议，增强家国情怀与绿色发展理念。 1、 教学重点：理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 二、教学难点：理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 1.能源是指可以提供______的自然资源，是国民经济和社会发展的重要物质基础，常见的能源包括化石燃料、______、风力、流水、潮汐等。 2.我国目前使用的主要能源仍然是______，这类能源的显著特点是蕴藏量______且______（填 “可再生” 或 “不可再生”），因此能源的______（填 “开源节流” 或 “随意使用”）是事关人类可持续发展的重大问题之一。​ 3.燃料燃烧释放的______是人类生产和生活所需能量的重要来源，质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧后释放的该能量______（填 “相等” 或 “不相等”）。​ 4.衡量燃料燃烧释放热量多少的指标有标准燃烧热和热值：在______kPa 下，mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热，单位为；______g 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。 5.物质完全燃烧时，其所含元素需转化为特定产物：氮元素转化为______（填化学式及状态，下同），氢元素转化为______，碳元素转化为______。​ 6.根据表 1-3（一些物质的标准燃烧热，25℃），在 101kPa 下，1mol H₂(g) 完全燃烧放出的热量为______kJ，1mol CO (g) 完全燃烧放出的热量为______kJ，两者数值非常______。 7.结合表 1-3 数据及标准燃烧热与热值的关系（提示：热值 = 标准燃烧热绝对值 / 摩尔质量），对气体燃料而言，热值较大的有______、CH₄、______等（填化学式）。 8.随着人类文明发展，对能源的需求量迅猛增长，开发______成为国际能源研究的重要课题。人类理想中的这类能源应具有资源丰富、______、无污染或少污染等特点，以实现人类社会绿色、生态化、可持续发展。 9.当前我国大力倡导 “构建______、安全高效的能源体系”，同时积极开发和研究太阳能、______、风能、地热能、潮汐能和生物质能等多种形式的能源及其应用。 环节一：新课导入 【情境思考】观看 “人类能源利用进化史” 视频后，结合视频内容与生活经验，思考并回答以下问题： 1.视频中人类能源利用经历了从薪柴→煤炭→石油 / 天然气→新能源的转型，每次转型的核心驱动力是什么？​ 2.结合生活实例（如家庭供暖、汽车行驶），说说你身边常用的能源属于化石燃料还是可再生能源？​ 答案1：_____________________________________________ 答案2：_____________________________________________​ 环节二：标准燃烧热和热值 模块 1：能源分类与问题引入​​ 【阅读课本、完成填空】​ 1.能源是指能提供能量的自然资源，包括_____________（如煤、石油、天然气）和_____________（如太阳能、风能、氢能）等。​ 2.我国目前使用的主要能源是_____________，这类能源的局限性是_____________。​ 【思考】冬天烧 1 公斤煤和 1 公斤天然气，暖和程度不同，这一现象说明什么？从节约能源角度，该用什么指标衡量不同物质的燃烧效率？​ 答案：_____________________________________________ 模块 2：标准燃烧热概念理解​ 【阅读课本、完成填空】​ 1.标准燃烧热的定义：在_________下，_________物质完全燃烧的反应热，单位是_________。​ 2.物质 “完全燃烧” 的产物要求：氮元素→_________、氢元素→_________、碳元素→_________、硫元素→_________（填化学式及状态）。​ 3.25℃、101kPa 时，甲烷的标准燃烧热 ΔH=-890.3 kJ・mol⁻¹，其意义是：_____________________________________________ 【观察表格、计算推理】 观察 “一些物质的标准燃烧热（25℃）” 表格（如下），完成计算与推理：​ 1.计算 1 mol H₂(g) 与 1 mol CO (g) 的标准燃烧热差值：_____________________________________________，由此得出结论：__________________________。 2.对比 CH₄(g)、C₂H₆(g)、C₂H₂(g) 的标准燃烧热，相同物质的量下，________________放热最多，理由是_____________________________________________。​​ 模块 3：热值概念与换算​ 【阅读课本、完成填空】​ 1.热值是指在 101kPa 下，________物质完全燃烧放出的热量，单位是________。​ 2.标准燃烧热与热值的换算关系：_____________________________________________（用公式表示，提示：结合摩尔质量 M）。​ （注意 ΔH 为负值，热值为正值，计算时取绝对值） 【计算实践】已知 H₂的标准燃烧热 ΔH=-285.8 kJ・mol⁻¹（摩尔质量 M=2 g/mol），CH₄的标准燃烧热 ΔH=-890.3 kJ・mol⁻¹（摩尔质量 M=16 g/mol），计算两者的热值并比较大小：​ H₂的热值：_____________________________________________；​ CH₄的热值：_____________________________________________；​ 结论___________________________________，这也是氢能被关注的原因之一。​ ​ 模块 4：标准燃烧热的热化学方程式书写​ 【阅读书写规则】标准燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其余物质计量数可出现分数；需符合 “完全燃烧” 的产物要求。​ 【练习】​ 1.写出氢气（H₂(g)）标准燃烧热的热化学方程式：_____________________________________________ 2.写出乙炔（C₂H₂(g)）标准燃烧热的热化学方程式（已知 ΔH=-1299.6 kJ・mol⁻¹）：_____________________________________________ 3.正误判断：判断下列热化学方程式是否为表示甲烷标准燃烧热的方程式，若错误请说明理由：​ ① CH₄(g) + 2O₂(g) = CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol⁻¹； _____________________________________________​ ② 2CH₄(g) + 4O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(l) ΔH=-1780.6 kJ·mol⁻¹。​ _____________________________________________ 环节三：燃料的选择和能源的利用 模块 1：煤转化为水煤气的讨论分析​ 【阅读背景资料】煤转化为水煤气的主要反应为 C (s) + H₂O (g) = CO (g) + H₂(g)，已知甲、乙两位同学的观点：​ 甲：1mol CO 和 1mol H₂燃烧放热总和比 1mol C 燃烧放热多，故 “烧煤时加水可让煤放出更多热”；​ 乙：根据盖斯定律，煤转化为水煤气再燃烧与直接烧煤放热一样多，且转化需消耗能量，故 “得不偿失”。​ 【结合盖斯定律思考】若用 ΔH₁表示 1mol C 直接燃烧的反应热，ΔH₂表示 C 与 H₂O 反应的反应热，ΔH₃、ΔH₄分别表示 CO、H₂燃烧的反应热，则它们的关系为________________________________，由此判断甲、乙观点是否正确？ 【查阅资料分析】分析 “将煤转化为水煤气” 的优势（从环保、效率、资源化角度）：​ 环保优势：_____________________________________________； 效率优势：_____________________________________________； 资源化优势：_____________________________________________。​ 模块 2：燃料选择与能源利用拓展​ 【阅读思考】阅读 “人类使用燃料的历史”（19 世纪前：木材→19 世纪中期：煤→20 世纪中期：石油 / 天然气），思考：燃料选择的影响因素除了 “热值”，还有哪些？ _____________________________________________ 【能源分类梳理】请将 “煤、太阳能、石油、天然气、风能、氢能、地热能、生物质能” 分类填入： 化石燃料：_____________________________________________ 可再生能源：_____________________________________________ 【思考】结合我国能源政策，思考 “能源充分利用” 的措施有哪些？​ _____________________________________________​ 1.已知在25 ℃和101 kPa时，1 g C8H18(辛烷)完全燃烧生成稳定产物时放出48.40 kJ热量。表示上述反应标准燃烧热的热化学方程式正确的是(　　) A．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　 ΔH＝－48.40 kJ·mol－1 B．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)  ΔH＝－5 517.60 kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)  ΔH＝5 517.60 kJ·mol－1 D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 035.2 kJ·mol－1 2.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 3.“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、汽油、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 4.我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施能促进碳中和最直接有效的是(　　) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将CO2还原为甲醇 5.依据如图判断，下列说法正确的是( ) A．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8kJ·mol－1 B．2 mol H2(g)与1 molO2 (g)所具有的总能量比2 mol H2O (g) 所具有的总能量低 C．液态水分解的热化学方程式为：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1 D．H2O(g)生成H2O(l)时，断键吸收的能量小于成键放出的能量 6．已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220 kJ·mol－1 请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题： (1)H2的标准燃烧热为______________________，C3H8的标准燃烧热为 _____________________。 (2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热为_________________。 (3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 846.75 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是__________。 7.已知一些烷烃的标准燃烧热如表： 化合物 标准燃烧热/kJ·mol-1 化合物 标准燃烧热/kJ·mol-1 甲烷 891.0 正丁烷 2 878.0 乙烷 1 560.8 异丁烷 2 869.6 丙烷 2 221.5 异戊烷 3 531.3 (1)热稳定性：正丁烷＜(填“＞”或“＜”)异丁烷。 (2)写出表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式_____________________。 (3)相同物质的量的烷烃，碳原子数越多，燃烧放出的热量越_____(填“多”或“少”)。 (4)有同学估计“正戊烷的标准燃烧热大约在3 540 kJ·mol－1左右”，你认为正确吗？_______。理由是_____________________。 考点1：能源 1．全球气候变化是21世纪人类面临的重大挑成，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出2030年前碳达峰的承诺，以下关于能源说法正确的是 A．用天然气代替煤炭或木炭做燃料可以实现碳的零排放 B．天然气、石油、风能、海洋、生物质能它们资源丰富，可以再生，没有污染或者很少污染，均可能成为未来的主要能源 C．天然气水合物主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为，具有可燃性，被认为是21世纪的高效清洁能源 D．为了实现我国关于碳达峰与碳中和的承诺，应该立刻禁止使用煤炭与石油做燃料 2．我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中不能促进碳中和的是 A．鼓励乡村光伏发电 B．利用光合作用将空气中CO2人工合成淀粉 C．将煤炭通过煤液化技术转化为甲醇燃料 D．利用“空气捕捉”法实现从空气中捕获CO2 考点2：盖斯定律与热化学方程式 习近平总书记在8月15日第二个全国生态日到来之际作出重要指示，生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计，以“双碳”工作为引领，推动能耗双控逐步转向碳排放双控，持续推进生产方式和生活方式绿色低碳转型。我国力争于2030年前完成“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要的研究价值。 (1)“碳达峰”中的“碳”是指_______(填字母)。 A．碳元素 B．甲烷 C．一氧化碳 D．二氧化碳 (2)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图所示。 ①图中可循环利用的物质有 (填化学式)。 ②若产生等物质的量CO、H2，写出反应Ⅱ的化学方程式： 。 (3)燃煤烟气中CO2的捕集可通过如图所示的物质转化实现。“吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应的离子方程式为 。 (4)将CO2转化为有价值的甲酸和尿素、甲醇等是实现“碳中和"的途径之一。 ①合成尿素是利用CO2的途径之一、通过两步反应实现，其能量变化示意图如图所示。 则生成尿素的热化学方程式为 。 ②CO2与H2在Cu/ZnO催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，该反应实际上分两步进行。 第一步：Cu/ZnO*+H2=Cu/Zn*+H2O 第二步： (写出化学方程式)。 断开(或形成)1mol化学键的能量变化数据如表所示，利用表中的数据可知，该反应每生成1mol甲醇，需要 (填“吸收”或“放出”) kJ的热量。 化学键 H-H C-O C=O O-H C-H ΔE/(kJ/mol) 436 326 803 463 414 考点3：燃烧热 氢气是一种理想的绿色能源，有科学家预言，氢能将成为人类的主要能源。 (1)氢能被称为绿色能源的原因是 。 (2)请根据下表所提供的数据计算氢气、一氧化碳及甲烷的热值 ，并据此说明氢气作为能源的优点 。 名称 化学式 名称 化学式 氢气 H2(g) -285.8 乙烷 C2H6(g) -1559.8 一氧化碳 CO(g) -283.0 乙烯 C2H4(g) -1411.0 甲烷 CH4(g) -890.3 乙炔 C2H2(g) -1299.6 甲醇 CH3OH(l) -726.5 蔗糖 C12H22O11(s) -5640.9 乙醇 C2H5OH(l) -1366.8 苯 C6H6(l) -3267.5 (3)你认为用氢气作为气体燃料需解决哪些问题 ？ (4)请写出你所知道的制取氢气的反应的化学方程式 ，选出你认为最适合作为将来大规模制取氢气的方法，并说明理由 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一专题 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应的热效应 第三课时 能源的充分利用 一、知识目标 1.理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 2.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。 3.了解新能源的种类和特点，知道燃料选择的原则及能源充分利用的途径。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观层面区分化石燃料与新能源的使用差异，识别不同燃料燃烧放热效果的宏观表现。能从微观角度解释燃料燃烧放热的本质 —— 化学键断裂与形成的能量差，理解 “完全燃烧” 的微观要求，建立“宏观放热现象 — 微观能量变化”的关联认知。​ 2.变化观念与平衡思想：认识到能源利用过程中存在“有限资源与无限需求”的矛盾变化，理解化石燃料消耗与能源短缺、环境恶化的动态关联，树立“能源利用需兼顾效率与可持续”的变化意识。结合新能源开发实例，理解能源系统中“能量转化与供需平衡”的重要性，认识到化学技术在调节能源供需平衡中的作用，初步形成能源利用的平衡思维。​ 3.证据推理与模型认知：能基于物质标准燃烧热表格数据作为证据，推理不同燃料的放热能力强弱，判断燃料选择的合理性，形成“数据证据 — 结论推理”的思维模式。构建“能源问题提出 — 理论标准衡量 — 实践方案解决”的认知模型，能运用该模型分析生活中能源利用的实际问题。​ 4.科学探究与创新意识：参与“燃料热值对比”“新能源应用观察”等探究活动，能设计简单实验方案，学会读取、分析实验数据与表格信息，提升探究能力。针对新能源开发的现实困难，能提出初步的改进设想，或设计家庭节能方案，激发创新意识与实践探索欲望。​ 5.科学态度与社会责任：通过了解我国“清洁低碳、安全高效”的能源政策及“双碳”目标，认识化学学科在解决能源危机中的核心价值，树立严谨求实的科学态度与 能源保护的责任意识。能结合所学知识分析生活中的能源利用行为，主动践行节能行动，提出合理的能源利用建议，增强家国情怀与绿色发展理念。 1、 教学重点：理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 二、教学难点：理解标准燃烧热和热值的概念，掌握有关标准燃烧热的计算。 1.能源是指可以提供______的自然资源，是国民经济和社会发展的重要物质基础，常见的能源包括化石燃料、______、风力、流水、潮汐等。（答案：能量；阳光）​ 2.我国目前使用的主要能源仍然是______，这类能源的显著特点是蕴藏量______且______（填 “可再生” 或 “不可再生”），因此能源的______（填 “开源节流” 或 “随意使用”）是事关人类可持续发展的重大问题之一。（答案：化石燃料；有限；不可再生；开源节流）​ 3.燃料燃烧释放的______是人类生产和生活所需能量的重要来源，质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧后释放的该能量______（填 “相等” 或 “不相等”）。（答案：热能；不相等）​ 4.衡量燃料燃烧释放热量多少的指标有标准燃烧热和热值：在______kPa 下，mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热，单位为；______g 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。（答案：101；1；kJ・mol⁻¹；1）​ 5.物质完全燃烧时，其所含元素需转化为特定产物：氮元素转化为______（填化学式及状态，下同），氢元素转化为______，碳元素转化为______。（答案：N₂(g)；H₂O (l)；CO₂(g)）​ 6.根据表 1-3（一些物质的标准燃烧热，25℃），在 101kPa 下，1mol H₂(g) 完全燃烧放出的热量为______kJ，1mol CO (g) 完全燃烧放出的热量为______kJ，两者数值非常______。（答案：285.8；283.0；接近）​ 7.结合表 1-3 数据及标准燃烧热与热值的关系（提示：热值 = 标准燃烧热绝对值 / 摩尔质量），对气体燃料而言，热值较大的有______、CH₄、______等（填化学式）。（答案：H₂；C₂H₆）​ 8.随着人类文明发展，对能源的需求量迅猛增长，开发______成为国际能源研究的重要课题。人类理想中的这类能源应具有资源丰富、______、无污染或少污染等特点，以实现人类社会绿色、生态化、可持续发展。（答案：新能源；可再生）​ 9.当前我国大力倡导 “构建______、安全高效的能源体系”，同时积极开发和研究太阳能、______、风能、地热能、潮汐能和生物质能等多种形式的能源及其应用。（答案：清洁低碳；氢能） 环节一：新课导入 【情境思考】观看 “人类能源利用进化史” 视频后，结合视频内容与生活经验，思考并回答以下问题： 1.视频中人类能源利用经历了从薪柴→煤炭→石油 / 天然气→新能源的转型，每次转型的核心驱动力是什么？​ 2.结合生活实例（如家庭供暖、汽车行驶），说说你身边常用的能源属于化石燃料还是可再生能源？​ 答案1：核心驱动力是 “能源需求增长” 与 “现有能源局限性” 的矛盾。​ 答案2：家庭供暖用的天然气、汽车用的汽油属于化石燃料；小区的太阳能路灯、部分家庭的太阳能热水器属于可再生能源。​ 环节二：标准燃烧热和热值 模块 1：能源分类与问题引入​​ 【阅读课本、完成填空】​ 1.能源是指能提供能量的自然资源，包括化石燃料（如煤、石油、天然气）和可再生能源（如太阳能、风能、氢能）等。​ 2.我国目前使用的主要能源是化石燃料，这类能源的局限性是蕴藏量有限、不可再生、燃烧可能产生污染。​ 【思考】冬天烧 1 公斤煤和 1 公斤天然气，暖和程度不同，这一现象说明什么？从节约能源角度，该用什么指标衡量不同物质的燃烧效率？​ 答案：说明 “质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧释放的热量不同”；衡量燃烧效率的指标是 “标准燃烧热” 和 “热值”。​ 模块 2：标准燃烧热概念理解​ 【阅读课本、完成填空】​ 1.标准燃烧热的定义：在101kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热，单位是kJ・mol⁻¹。​ 2.物质 “完全燃烧” 的产物要求：氮元素→N₂(g)、氢元素→H₂O (l)、碳元素→CO₂(g)、硫元素→SO₂(g)（填化学式及状态）。​ 3.25℃、101kPa 时，甲烷的标准燃烧热 ΔH=-890.3 kJ・mol⁻¹，其意义是：101kPa 时，1mol CH₄完全燃烧生成 CO₂(g) 和 H₂O (l) 时放出 890.3 kJ 的热量。​ 【观察表格、计算推理】 观察 “一些物质的标准燃烧热（25℃）” 表格（如下），完成计算与推理：​ 1.计算 1 mol H₂(g) 与 1 mol CO (g) 的标准燃烧热差值：285.8 kJ・mol⁻¹ - 283.0 kJ・mol⁻¹ = 2.8 kJ・mol⁻¹，由此得出结论：1mol H₂与 1mol CO 完全燃烧放出的热量非常接近。​ 2.对比 CH₄(g)、C₂H₆(g)、C₂H₂(g) 的标准燃烧热，相同物质的量下，C₂H₆(g)放热最多，理由是其标准燃烧热的绝对值（1559.8 kJ・mol⁻¹）最大，说明相同物质的量下放热最多。​​ 模块 3：热值概念与换算​ 【阅读课本、完成填空】​ 1.热值是指在 101kPa 下，1g物质完全燃烧放出的热量，单位是kJ・g⁻¹。​ 2.标准燃烧热与热值的换算关系：标准燃烧热（ΔH，单位 kJ・mol⁻¹）= 热值（单位 kJ・g⁻¹）× 摩尔质量 M（单位 g・mol⁻¹）（用公式表示，提示：结合摩尔质量 M）。​ （注意 ΔH 为负值，热值为正值，计算时取绝对值） 【计算实践】已知 H₂的标准燃烧热 ΔH=-285.8 kJ・mol⁻¹（摩尔质量 M=2 g/mol），CH₄的标准燃烧热 ΔH=-890.3 kJ・mol⁻¹（摩尔质量 M=16 g/mol），计算两者的热值并比较大小：​ H₂的热值：285.8 kJ・mol⁻¹ ÷ 2 g・mol⁻¹ = 142.9 kJ・g⁻¹；​ CH₄的热值：890.3 kJ・mol⁻¹ ÷ 16 g・mol⁻¹ ≈ 55.6 kJ・g⁻¹；​ 结论：H₂的热值远高于 CH₄，这也是氢能被关注的原因之一。​ ​ 模块 4：标准燃烧热的热化学方程式书写​ 【阅读书写规则】标准燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其余物质计量数可出现分数；需符合 “完全燃烧” 的产物要求。​ 【练习】​ 1.写出氢气（H₂(g)）标准燃烧热的热化学方程式：H₂(g) + 1/2O₂(g) = H₂O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol⁻¹ 2.写出乙炔（C₂H₂(g)）标准燃烧热的热化学方程式（已知 ΔH=-1299.6 kJ・mol⁻¹）：C₂H₂(g) + 5/2O₂(g) = 2CO₂(g) + H₂O(l) ΔH=-1299.6 kJ·mol⁻¹​ 3.正误判断：判断下列热化学方程式是否为表示甲烷标准燃烧热的方程式，若错误请说明理由：​ ① CH₄(g) + 2O₂(g) = CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol⁻¹； ① 错误，理由：H₂O 应为液态（l），而非气态（g），不符合完全燃烧产物要求；​ ② 2CH₄(g) + 4O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(l) ΔH=-1780.6 kJ·mol⁻¹。​ ② 错误，理由：可燃物 CH₄的化学计量数为 2，而非 1，不符合标准燃烧热定义。​ 环节三：燃料的选择和能源的利用 模块 1：煤转化为水煤气的讨论分析​ 【阅读背景资料】煤转化为水煤气的主要反应为 C (s) + H₂O (g) = CO (g) + H₂(g)，已知甲、乙两位同学的观点：​ 甲：1mol CO 和 1mol H₂燃烧放热总和比 1mol C 燃烧放热多，故 “烧煤时加水可让煤放出更多热”；​ 乙：根据盖斯定律，煤转化为水煤气再燃烧与直接烧煤放热一样多，且转化需消耗能量，故 “得不偿失”。​ 【结合盖斯定律思考】若用 ΔH₁表示 1mol C 直接燃烧的反应热，ΔH₂表示 C 与 H₂O 反应的反应热，ΔH₃、ΔH₄分别表示 CO、H₂燃烧的反应热，则它们的关系为ΔH₁ = ΔH₂ + ΔH₃ + ΔH₄，由此判断甲、乙观点是否正确？ 甲、乙观点均不正确（甲忽略了 “C 与 H₂O 反应需吸收能量”，总放热不变；乙忽略了水煤气的环保、效率优势，并非 “得不偿失”）​ 【查阅资料分析】分析 “将煤转化为水煤气” 的优势（从环保、效率、资源化角度）：​ 环保优势：减少固体颗粒物、CO、SO₂等污染物排放，煤气化过程可去除硫、氮化合物，减轻酸雨污染； 效率优势：水煤气为气态燃料，与空气接触更充分，燃烧效率（55-60%）远高于直接燃煤（15-18%）； 资源化优势：可作为化工原料合成甲醇、烯烃，推动煤炭从燃料向原料转型，减少碳排放。​ 模块 2：燃料选择与能源利用拓展​ 【阅读思考】阅读 “人类使用燃料的历史”（19 世纪前：木材→19 世纪中期：煤→20 世纪中期：石油 / 天然气），思考：燃料选择的影响因素除了 “热值”，还有哪些？ 燃料的稳定性、来源、价格、运输成本、对环境的影响、使用安全性（其中 “保护环境” 需放在首位）。 【能源分类梳理】请将 “煤、太阳能、石油、天然气、风能、氢能、地热能、生物质能” 分类填入： 化石燃料：煤、石油、天然气 可再生能源：太阳能、风能、氢能、地热能、生物质能 【思考】结合我国能源政策，思考 “能源充分利用” 的措施有哪些？​ 构建清洁低碳、安全高效的能源体系；降低能耗；大力开发新能源（太阳能、氢能、风能等）。​ 1.已知在25 ℃和101 kPa时，1 g C8H18(辛烷)完全燃烧生成稳定产物时放出48.40 kJ热量。表示上述反应标准燃烧热的热化学方程式正确的是(　B　) A．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　 ΔH＝－48.40 kJ·mol－1 B．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)  ΔH＝－5 517.60 kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)  ΔH＝5 517.60 kJ·mol－1 D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 035.2 kJ·mol－1 2.你认为下列行为有悖于“节能减排，和谐发展”这一主题的是(　B　) 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 3.“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( C　) A．煤炭、汽油、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 4.我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施能促进碳中和最直接有效的是(　D　) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将CO2还原为甲醇 5.依据如图判断，下列说法正确的是( C ) A．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8kJ·mol－1 B．2 mol H2(g)与1 molO2 (g)所具有的总能量比2 mol H2O (g) 所具有的总能量低 C．液态水分解的热化学方程式为：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1 D．H2O(g)生成H2O(l)时，断键吸收的能量小于成键放出的能量 6．已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220 kJ·mol－1 请根据上面两个热化学方程式，回答下列问题： (1)H2的标准燃烧热为285.8 kJ·mol－1，C3H8的标准燃烧热为 2220 kJ·mol－1。 (2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热为4725.8 kJ。 (3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 846.75 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是3：1。 7.已知一些烷烃的标准燃烧热如表： 化合物 标准燃烧热/kJ·mol-1 化合物 标准燃烧热/kJ·mol-1 甲烷 891.0 正丁烷 2 878.0 乙烷 1 560.8 异丁烷 2 869.6 丙烷 2 221.5 异戊烷 3 531.3 (1)热稳定性：正丁烷＜(填“＞”或“＜”)异丁烷。 (2)写出表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式。 (3)相同物质的量的烷烃，碳原子数越多，燃烧放出的热量越多(填“多”或“少”)。 (4)有同学估计“正戊烷的标准燃烧热大约在3 540 kJ·mol－1左右”，你认为正确吗？正确。理由是正丁烷的标准燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的标准燃烧热亦应略大于异戊烷。 考点1：能源 1．全球气候变化是21世纪人类面临的重大挑成，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出2030年前碳达峰的承诺，以下关于能源说法正确的是 A．用天然气代替煤炭或木炭做燃料可以实现碳的零排放 B．天然气、石油、风能、海洋、生物质能它们资源丰富，可以再生，没有污染或者很少污染，均可能成为未来的主要能源 C．天然气水合物主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为，具有可燃性，被认为是21世纪的高效清洁能源 D．为了实现我国关于碳达峰与碳中和的承诺，应该立刻禁止使用煤炭与石油做燃料 【答案】C 【详解】A．用天然气代替煤炭或木炭做燃料可以减少二氧化碳的排放，但不能实现碳的零排放，故A错误； B．天然气是不可再生的化石能源，故B错误； C．天然气水合物主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为，具有可燃性，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，被认为是21世纪的高效清洁能源，故C正确； D．为了实现我国关于碳达峰与碳中和的承诺，应该减少使用煤炭与石油做燃料，但立即禁止使用煤炭和石油做燃料是不现实的做法，故D错误； 故选：C。 2．我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中不能促进碳中和的是 A．鼓励乡村光伏发电 B．利用光合作用将空气中CO2人工合成淀粉 C．将煤炭通过煤液化技术转化为甲醇燃料 D．利用“空气捕捉”法实现从空气中捕获CO2 【答案】C 【详解】A．鼓励乡村光伏发电，可以满足人们对电能的需要，同时也减少化石能源的使用，能减少CO2气体的排放，有助于促进碳中和，A正确； B．利用光合作用将空气中CO2人工合成淀粉，可降低空气中CO2气体的含量，有助于促进碳达峰及碳中和，B正确； C．将煤炭通过煤液化技术转化为甲醇燃料，能够减少空气中固体粉尘的含量，但不能减少CO2的产生与排放，因此不能促进碳中和，C错误； D．利用“空气捕捉”法实现从空气中捕获CO2，可以使CO2得到利用，降低空气中CO2的含量，减少CO2的排放，有助于促进碳中和，D正确； 故合理选项是C。 考点2：盖斯定律与热化学方程式 习近平总书记在8月15日第二个全国生态日到来之际作出重要指示，生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计，以“双碳”工作为引领，推动能耗双控逐步转向碳排放双控，持续推进生产方式和生活方式绿色低碳转型。我国力争于2030年前完成“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要的研究价值。 (1)“碳达峰”中的“碳”是指_______(填字母)。 A．碳元素 B．甲烷 C．一氧化碳 D．二氧化碳 (2)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图所示。 ①图中可循环利用的物质有 (填化学式)。 ②若产生等物质的量CO、H2，写出反应Ⅱ的化学方程式： 。 (3)燃煤烟气中CO2的捕集可通过如图所示的物质转化实现。“吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应的离子方程式为 。 (4)将CO2转化为有价值的甲酸和尿素、甲醇等是实现“碳中和"的途径之一。 ①合成尿素是利用CO2的途径之一、通过两步反应实现，其能量变化示意图如图所示。 则生成尿素的热化学方程式为 。 ②CO2与H2在Cu/ZnO催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，该反应实际上分两步进行。 第一步：Cu/ZnO*+H2=Cu/Zn*+H2O 第二步： (写出化学方程式)。 断开(或形成)1mol化学键的能量变化数据如表所示，利用表中的数据可知，该反应每生成1mol甲醇，需要 (填“吸收”或“放出”) kJ的热量。 化学键 H-H C-O C=O O-H C-H ΔE/(kJ/mol) 436 326 803 463 414 【答案】(1)D (2) CaO、CaCO3 (3) (4) 放出 43 【分析】燃煤烟气中CO2的捕集过程为氢氧化钠吸收二氧化碳发生，在加入石灰乳后发生，再高温煅烧碳酸钙释放出二氧化碳同时生成生石灰，生石灰加入水中得到石灰乳可以循环使用。 【详解】（1）"碳达峰”指在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后逐步回落，“碳达峰”中的“碳”指二氧化碳。 （2）①反应I为CO2+CaO=CaCO3，反应Ⅱ为CaCO3+CH4→CaO+CO+H2，CaO、CaCO3可循环利用；②发生反应Ⅱ，反应物为CaCO3和CH4，生成CO、H2的物质的量相等，反应Ⅱ的化学方程式为。 （3）由图可知“吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应生成碳酸钙则用于煅烧产生二氧化碳，产物KOH可回收利用，故离子方程式为+Ca(OH)2=CaCO3↓+OH-+H2O。 （4）①观察知，NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的反应方程式可通过图中第一步和第二步的反应方程式相加得到，由盖斯定律可得该反应的△H=-272kJ/mol+138kJ/mol=-134kJ/mol，热化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)H2O(1)+CO(NH2)2(s)   △H=-134kJ·mol-1。②根据催化剂的催化机理与原子守恒定律，可推出第二步反应的化学方程式为：Cu/Zn*+CO2+2H2=Cu/ZnO*+CH3OH；根据化学方程式，每生成1mol甲醇，需要断开2molC=O、3molH-H，生成3molC-H、1molC-O、3molO-H，断开化学键共吸收能量：(2×803+3×436)kJ=2914kJ，形成化学键共放出能量：(3×414+326+3×463)kJ=2957kJ，故每生成1mol甲醇，共放出43kJ的热量。 考点3：燃烧热 氢气是一种理想的绿色能源，有科学家预言，氢能将成为人类的主要能源。 (1)氢能被称为绿色能源的原因是 。 (2)请根据下表所提供的数据计算氢气、一氧化碳及甲烷的热值 ，并据此说明氢气作为能源的优点 。 名称 化学式 名称 化学式 氢气 H2(g) -285.8 乙烷 C2H6(g) -1559.8 一氧化碳 CO(g) -283.0 乙烯 C2H4(g) -1411.0 甲烷 CH4(g) -890.3 乙炔 C2H2(g) -1299.6 甲醇 CH3OH(l) -726.5 蔗糖 C12H22O11(s) -5640.9 乙醇 C2H5OH(l) -1366.8 苯 C6H6(l) -3267.5 (3)你认为用氢气作为气体燃料需解决哪些问题 ？ (4)请写出你所知道的制取氢气的反应的化学方程式 ，选出你认为最适合作为将来大规模制取氢气的方法，并说明理由 。 【答案】(1)氢气本身无毒，极易燃烧，燃烧的产物是水，对环境无污染；由水又可制得氢气，氢气具有可再生性 (2) 142.9kJ、10.11kJ/g、55.64kJ/g 清洁、热值高 (3)降低制取氢气的生产成本；安全、大量地储存氢气 (4) C+H2O（g）CO+H2 因为利用热能、电能制取氢气都是以有限的能源制取新的能源，而太阳能是取之不尽的能源，所以最适合将来大规模制取氢气的方法是利用太阳能分解水 【详解】（1）氢气本身无毒，极易燃烧，燃烧的产物是对环境无污染的水，且水又可制得氢气，氢气具有可再生性，所以氢能被称为绿色能源，故答案为：氢气本身无毒，极易燃烧，燃烧的产物是水，对环境无污染；由水又可制得氢气，氢气具有可再生性； （2）单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，由表格数据可知，氢气、一氧化碳和甲烷燃的热值分别为=142.9kJ/g、≈10.11kJ/g、≈55.64kJ/g，由氢气燃烧生成水和热值高可知，氢气作为能源的优点是清洁、热值高，故答案为：清洁、热值高； （3）氢气的密度小、极易燃烧难以储存和运输，工业上常用电解水、太阳能分解水、烃焦炭和与水蒸气反应等方法制取氢气，但制取氢气时，会消耗大量的能量，生产成本较高，所以如何降低制取氢气的生产成本，安全、大量地储存氢气是用氢气作为气体燃料亟待解决的问题，故答案为：降低制取氢气的生产成本；安全、大量地储存氢气； （4）工业上常用电解水、太阳能分解水、烃焦炭和与水蒸气反应等方法制取氢气，因为利用热能、电能制取氢气都是以有限的能源制取新的能源，而太阳能是取之不尽的能源，所以最适合将来大规模制取氢气的方法是利用太阳能分解水，其中碳与水共热反应制备氢气的化学方程式为C+H2O(g)CO+H2，故答案为：C+H2O(g)CO+H2；因为利用热能、电能制取氢气都是以有限的能源制取新的能源，而太阳能是取之不尽的能源，所以最适合将来大规模制取氢气的方法是利用太阳能分解水。 1 学科网（北京）股份有限公司 $