内容正文:
第3课时 能源的充分利用
专题1 第一单元 化学反应的热效应
1.在理解反应热的基础上,从宏观上理解辨识标准燃烧热的概念, 能正确书写关于标准燃烧热的热化学方程式,学会关于标准燃烧 热的相关计算。
2.形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约意识, 认识化学在解决能源危机中的重要作用。
学习目标
任务一 标准燃烧热 热值
1
任务二 能源的充分利用
2
随堂演练
3
内容索引
课时测评
4
任务一 标准燃烧热 热值
返回
新知构建
1.标准燃烧热
(1)定义:在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热。
(2)单位:kJ·mol-1。
(3)物质完全燃烧指物质中含有的氮元素转化为N2(g)、氢元素转化为H2O(l)、碳元素转化为CO2(g)。
25 ℃、101 kPa时,甲烷的标准燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1的意义是__________________________________________________________
_______________。
交流研讨1
101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出
890.3 kJ的热量
2.热值
(1)定义:在101 kPa,1 g物质完全燃烧所放出的热量。
(2)单位:kJ·g-1。
把热值换算成标准燃烧热。
甲烷的热值为55.6 kJ·g-1,则甲烷的标准燃烧热为____________________
___________________。
交流研讨2
ΔH=-889.6 kJ·mol-1
(或889.6 kJ·mol-1)
3.表示标准燃烧热的热化学方程式的书写
由于标准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧放出的热量来定义的,因此在书写热化学方程式时,可燃物的化学计量数为1,以此来配平热化学方程式,其余物质的化学计量数常出现分数。如表示乙炔标准燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1,即C2H2的标准燃烧热为1 299.6 kJ·mol-1。
正误判断
(1)在101 kPa下,1 mol物质燃烧所放出的热量就是其标准燃烧热 ( )
(2)1 mol H2完全燃烧生成1 mol水蒸气时放出的热量为H2的标准燃烧热
( )
(3)标准燃烧热的数值与参与反应的可燃物的物质的量成正比 ( )
(4)所有物质的标准燃烧热的ΔH均小于0 ( )
(5)22.4 L H2完全燃烧生成H2O(l)时放出的热为H2的标准燃烧热 ( )
交流研讨2
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√
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应用评价
1.下列燃烧反应的反应热是标准燃烧热的是
A.H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH1
B.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2
C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3
D.H2S(g)+O2(g)S(s)+H2O(l) ΔH4
√
标准燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定的物质所放出的热量。生成物气态水不是稳定的状态,应是液态水,A不符合题意;生成物一氧化碳不是稳定状态,应生成二氧化碳,B不符合题意;符合标准燃烧热的定义,C符合题意;生成物硫不是稳定的物质,应生成二氧化硫,D不符合题意。
√
2.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
在25 ℃和101 kPa时,1 g辛烷燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出
48.40 kJ的热,则1 mol辛烷(即114 g)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出48.40 kJ×114=5 517.60 kJ的热,所以表示其标准燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 517.60 kJ·mol-1,故B正确。
3.已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;
②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1;
③C(g)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1;
④C(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)H2的标准燃烧热ΔH=______________________;C的标准燃烧热ΔH=
__________________。
-285.8 kJ·mol-1
-393.5 kJ·mol-1
标准燃烧热是指在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量,C元素转化为CO2,H元素转化为液态水,故反应①为氢气的标准燃烧热的热化学方程式,即氢气的标准燃烧热为285.8 kJ·mol-1;反应④为C的标准燃烧热的热化学方程式,故C的标准燃烧热为
393.5 kJ·mol-1;
(2)燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为___________。
1 429.0 kJ
10 g氢气的物质的量为=5 mol,而1 mol氢气燃烧生成液态水时放出热量285.8 kJ,故5 mol氢气燃烧生成液态水时放出的热量为
285.8 kJ·mol-1×5 mol=1 429.0 kJ;
(3)CO的标准燃烧热ΔH=______________;其热化学方程式为__________
_______________________________________。
-283 kJ·mol-1
CO(g)+
O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律可知,将④-③可得CO的燃烧反应为CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1,故CO的标准燃烧热ΔH=
-283.0 kJ·mol-1。
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任务二 能源的充分利用
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新知构建
1.概念
能源是可以提供______的自然资源,它包括__________、阳光、风力、流水、潮汐等。
2.分类
(1)根据能源性质可分为______________(如化石燃料等)和____________ (太阳能、风能、氢能、生物质能等)。
(2)我国目前使用的主要能源是__________。
(3)新能源的特点:资源丰富、可再生、无污染或少污染。
能量
化石燃料
不可再生能源
可再生能源
化石燃料
3.能源危机的解决方法
降低能耗,开发________,节约__________,提高能源的________。
4.燃料的选择
(1)生活中选择何种物质作为燃料,考虑______大小;
(2)考虑燃料的________、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等多方面的因素。
新能源
现有能源
利用率
热值
稳定性
(1)关于燃料的选择和利用,思考并回答下列问题。
①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?阐述理由?
________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________
交流研讨1
相同。可将煤的直接燃烧和间接燃烧设计如下转化过程:
可知:ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4,因而热效应相同。
②简述煤的气化(将煤转化为水煤气)的意义。
________________________________________________________________
将煤转化为气体能使燃料燃烧充分、减少污染,方便运输。
(2)乙硼烷密度小、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?
________________________________________________________________________________________________________________________________
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。
正误判断
(1)提高燃料的燃烧效率对于节约能源并不重要 ( )
(2)氢能是一种理想的绿色能源,现在的科技水平已经能够全面推广使用氢能 ( )
(3)太阳能是可再生的新能源 ( )
(4)现在家庭使用的天然气是清洁的新能源 ( )
(5)太阳能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等都是新能源
( )
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交流研讨1
应用评价
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、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
√
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,潮汐能来自月球的吸引,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。
√
2.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
将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故A不符合题意;大规模开采可燃冰作为新能源,会增大二氧化碳的排放量,不符合碳中和的要求,故B不符合题意;通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故C不符合题意;研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇,可以减少二氧化碳的排放量,达到碳中和的目的,故D符合题意。
能源的分类
练后归纳
分类依据 分类 定义 举例
转换过程 一次能源 从自然界中直接获取的自然能源 煤、石油、天然气、太阳能、风能、地热能、潮汐能等
二次能源 一次能源经加工转换后获得的能源 电能、氢能、沼气、各种石油制品、煤的加工产品等
练后归纳
分类依据 分类 定义 举例
使用历史 常规能源 在一定历史时期和科学技术水平下,已被人们广泛利用的能源 煤、石油、天然气、水能等
新型能源 一是指在新技术基础上开发利用的能源;二是指在新的运作方式下利用的能源 太阳能、风能、核能、海洋能、地热能、氢能、生物质能等
练后归纳
分类依据 分类 定义 举例
能源性质 可再生能源 可持续利用的一次能源 太阳能、风能、氢能、生物质能等
不可再生能源 经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源 煤、石油、天然气、核能等
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随堂演练
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√
1.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中,错误的是
A.化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能
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条件下转化为热能、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
化石燃料是由死去的动物和植物在地下分解形成的,所以蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能,A正确;太阳能通过光伏发电可以转化为电能,B错误;物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能等为人类所用,C正确;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,D正确。
√
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
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。
√
3.常温常压下,1.5 g火箭燃料1,2-二甲基肼(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的热,则该条件下1,2-二甲基肼的标准燃烧热为
A.1 000 kJ·mol-1 B.1 500 kJ·mol-1
C.2 000 kJ·mol-1 D.3 000 kJ·mol-1
1.5 g 1,2-二甲基肼的物质的量n== mol,所以1 mol 1,2-二甲基肼完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热为40×50 kJ=2 000 kJ,即1,2-二甲基肼的标准燃烧热为2 000 kJ·mol-1。
4.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。
<
由表格中的数据可知,异丁烷的标准燃烧热比正丁烷的标准燃烧热小,则异丁烷的能量低,能量越低越稳定,即热稳定性为正丁烷<异丁烷;
(2)写出表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式:_______________________
_________________________________________。
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
C2H6(g)+O2(g)
2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
根据乙烷标准燃烧热的含义:1 mol乙烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时会放出1 560.8 kJ的热量,所以其标准燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1;
(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”)。
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
多
根据表中数据可知相同物质的量的烷烃,碳原子数越多,燃烧放出的热量越多;
(4)有同学估计“正戊烷的标准燃烧热大约在3 540.0 kJ·mol-1左右”,你认为正确吗?理由是什么?
__________________________________________________________________________________。
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
正确 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
由表中正丁烷、异丁烷的标准燃烧热比较可知,互为同分异构体的化合物,支链多的标准燃烧热小,正戊烷和异戊烷互为同分异构体,由于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,即正戊烷的标准燃烧热大约在3 540.0 kJ·mol-1左右。
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
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课时测评
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题点1 标准燃烧热及其表示方法
1.下列关于标准燃烧热的说法正确的是
A.22.4 L H2完全燃烧生成H2O(l)时放出的热为H2的标准燃烧热
B.1 mol C燃烧生成CO(g)时放出的热为C的标准燃烧热
C.标准燃烧热和中和反应反应热都是反应热的种类之一
D.在25 ℃、101 kPa时,物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热,叫该物质的标准燃烧热
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22.4 L H2在非标准状况下不一定为1 mol,A项错误;CO是C不完全燃烧的产物,B项错误;反应热包括很多种,标准燃烧热和中和反应反应热是其中的两种,C项正确;标准燃烧热必须确定物质的物质的量为
1 mol,D项错误。
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2.下列各组物质的标准燃烧热相等的是
A.C和CO
B.红磷和白磷
C.3 mol C2H2(乙炔)和1 mol C6H6(苯)
D.1 g H2和2 g H2
C和CO是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,标准燃烧热不相等,故A错误;白磷和红磷是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,标准燃烧热不相等,故B错误;C2H2(乙炔)和C6H6(苯)是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,标准燃烧热不相等,故C错误;标准燃烧热是物质的性质,与量的多少无关,故D正确。
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3.下列说法正确的是
A.乙烯完全燃烧时,放出的热量为乙烯的标准燃烧热
B.在25 ℃、101 kPa时,1 mol碳燃烧所放出的热为碳的标准燃烧热
C.由2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1,可知CO的标准燃烧热为-283 kJ·mol-1
D.乙炔的标准燃烧热为-1 299.6 kJ·mol-1,则2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(g)反应的ΔH=-2 599.2 kJ·mol-1
选项A没有指明乙烯的物质的量为1 mol,且没说明生成物水的聚集状态;选项B中没有指明1 mol碳完全燃烧生成CO2(g);选项D中热化学方程式中生成物水应为液态。
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4.25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、890.3 kJ·mol-1、2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是
A.C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=571.6 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1
根据标准燃烧热的定义,碳的燃烧产物应是CO2(g);氢气燃烧是放热反应(ΔH<0)且生成液态水;25 ℃时甲烷的燃烧产物是CO2(g)和H2O(l)。
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题点2 标准燃烧热的相关计算
5.在25 ℃、101 kPa时,已知葡萄糖的标准燃烧热是2 800 kJ/mol,当它氧化生成1 g水时放出的热量是
A.26.0 kJ B.51.9 kJ
C.155.8 kJ D.467.3 Kj
表示葡萄糖标准燃烧热的热化学方程式:C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 800 kJ/mol,由此可知,生成6 mol×18 g/mol=108 g水放出2 800 kJ热量,则生成1 g水时放出的热量为2 800 kJ÷108 ≈26.0 kJ。
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6.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-282.9 kJ·mol-1;
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ的热,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为
A.2∶1 B.1∶2
C.1∶1 D.2∶3
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根据热化学方程式可知,H2的标准燃烧热为=-285.8 kJ·mol-1。生成的n(H2O)==0.2 mol,参加反应的H2为0.2 mol,故H2燃烧放出的热为0.2 mol×285.8 kJ·mol-1=57.16 kJ,CO燃烧放出的热为113.74 kJ-57.16 kJ=56.58 kJ,故n(CO)===0.2 mol。则n(H2)∶n(CO)=1∶1。
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题点3 能源的开发与利用
7.下列有关能源的说法不正确的是
A.光电转换的基本装置就是太阳能电池,应用相当广泛
B.利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下可使水分解产生氢气
C.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
D.煤、石油、天然气、氢能中,天然气、氢能是可再生能源
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光电转换的基本装置就是太阳能电池,它的基本原理是光电效应,应用相当广泛,选项A正确;氢气燃烧放出大量的热量,且燃烧产物是水没有污染,所以氢气是21世纪极有前途的新型能源,科学家可以利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气从而利用氢能,选项B正确;气体难贮存和运输,将其转化为固态易贮存和运输,所以贮氢合金的应用,是解决氢气贮存、运输难题的新途径,选项C正确;化石燃料包括煤、石油和天然气,不能再生,而氢能是可以再生的能源,选项D不正确。
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8.能源与人类的生活和社会发展密切相关,下列关于能源开发和利用的说法中不正确的是
A.因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能
B.乙醇属于可再生能源,使用乙醇汽油可以缓解目前石油紧张的矛盾
C.人类日常利用的煤、石油、天然气等的能量,归根结底是由太阳能转变来的
D.太阳能、风能、核能、氢能等符合未来新能源的特点,能源都是通过化学反应获得的
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风能、水能、地热能、潮汐能都属于绿色能源,应因地制宜的开发利用,A正确;乙醇可以是由粮食发酵得到,属于可再生能源,使用乙醇汽油可以缓解石油的紧张的矛盾,B正确;煤、石油和天然气等都是太阳能转变来的,C正确;能源不一定是通过化学反应获得的,例如风能等,D错误。
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9.乙炔(C2H2)是有机合成的重要原料之一,也是一种很好的燃料,其与氧气反应放出的热很多,常用于切割金属。已知C2H2(g)+O2(g) 2CO2(g)+H2O(g) ΔH=-1 256 kJ·mol-1,下列说法不正确的是
A.乙炔(C2H2)的标准燃烧热为-1 256 kJ·mol-1
B.若转移10 mol电子,则消耗2.5 mol O2
C.若生成2 mol液态水,则ΔH<-2 512 kJ·mol-1
D.若形成4 mol碳氧共用电子对,则放出的热量为628 kJ
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该热化学方程式中的水不是液态,故A项不正确;消耗1 mol O2转移
4 mol电子,若转移10 mol电子,则n(O2)= mol=2.5 mol,故B项正确;生成2 mol H2O(g)时,ΔH=-2 512 kJ·mol-1,则生成2 mol H2O(l)时ΔH<-2 512 kJ·mol-1,故C项正确;形成4 mol碳氧共用电子对,即生成1 mol CO2时,放出的热量应为628 kJ,故D项正确。
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10.已知煤炭的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,一氧化碳的燃烧热为283.0 kJ·mol-1。某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水,煤炉中会产生淡蓝色火焰,煤炭燃烧更旺,因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加少量水,可使煤炭燃烧放出更多的热量”。下列有关说法正确的是
A.反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的ΔH<-571.6 kJ·mol-1
B.CO的燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=
-283.0 kJ·mol-1
C.“煤炭燃烧得更旺”是因为少量固体碳与水反应生成了可燃性气体
D.因285.8 kJ·mol-1+283.0 kJ·mol-1>393.5 kJ·mol-1,故该同学的结论是对的
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氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol,则反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l)的ΔH=-571.6 kJ·mol-1,由于液态水转化为气态水吸热,则反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的ΔH>-571.6 kJ·mol-1,A错误;一氧化碳的燃烧热为283.0 kJ/mol,则CO的燃烧的热化学方程式为CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1,B错误;“煤炭燃烧得更旺”是因为少量固体碳在高温下与水反应生成了可燃性气体氢气和CO,C正确;由于能量是守恒的,所以煤炭燃烧时加少量水,不可能使煤炭燃烧放出更多的热量,故该同学的结论是错误的,D错误。
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11.(12分)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____________________。
285.8 kJ·mol-1
2 220 kJ·mol-1
根据标准燃烧热的概念知H2、C3H8的标准燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1、
2 220 kJ·mol-1。
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(2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________________。
4 725.8 kJ
完全燃烧释放的总能量的计算式为Q放=1 mol×285.8 kJ·mol-1+2 mol ×2 220 kJ·mol-1=4 725.8 kJ。
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(3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧时放热3 847 kJ,则在混合气体中H2和C3H8的体积比是_______。
3∶1
设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2,则有
解得n1= mol,n2= mol,在相同p、T时,V(H2)∶V(C3H8)=n(H2)∶n(C3H8)=3∶1。
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12.(18分)将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C+H2O(g)CO+H2。
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1;
H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ·mol-1;
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol-1。
试回答:
(1)请你根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式:_________________________________________________。
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=131.5 kJ·mol-1
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(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和,比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量____(填“多”或“少”)。
①甲同学据此认为:“煤炭燃烧时加少量水,可以使煤炭燃烧放出更多的热量。”
乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图:
请你写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间存在的关系式:__________________
______。
多
ΔH1=ΔH2+ΔH3+
ΔH4
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②乙同学据此认为:“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量,最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析:甲、乙两同学观点正确的是_____(填“甲”或“乙”)同学,另一同学出现错误观点的原因是_______________
__________________________________________。
乙
甲同学忽视了反
应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)为吸热反应
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首先考虑的是如何把C(s)与水蒸气这两种反应物和“CO和H2”这两种生成物“同位”。基本原则就是在确定好化学计量数的前提下,用加减法达到“同位”——异侧减过来,同侧加上来。再根据方程式组合时的倍数和加减来确定ΔH的组合,方法相同。计算多步反应的焓变之间的关系,关键是看各反应之间能否构成总反应与各步反应之间的关系,在图形上看应该是一个闭合的反应关系,它们之间符合盖斯定律。
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第3课时 能源的充分利用
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