2019-2020年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第2節(jié) 燃燒熱能源3教案 新人教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第2節(jié) 燃燒熱能源3教案 新人教版選修4 1、 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道燃燒熱，中和熱的概念 2、會(huì)寫(xiě)燃燒熱，中和熱的熱化學(xué)方程式 3、認(rèn)識(shí)能源及反應(yīng)熱關(guān)系 2、 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 1、什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？什么是中和熱？ 2、燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 3、 問(wèn)題引領(lǐng),知識(shí)探究 （一）燃燒熱 1、定義：在25℃,101 kPa時(shí)，1 mol 物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱通常可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 2、在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： ?①研究條件： 25℃ ,101 kPa ?②反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。 ?③燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol ?④研究?jī)?nèi)容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol） ?⑤在未有特別說(shuō)明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指25℃ ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物。如: C→CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2 （g） 【內(nèi)化練】分析以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式，哪個(gè)是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時(shí)的燃燒熱的？為什么？ A.C（s）＋O2（g）===CO(g);ΔH=110.5 kJ/mol B.C（s）＋O2（g）===CO2(g);ΔH=－393.5 kJ/mol C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l);ΔH=－571.6 kJ/mol D.H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=－241.8 kJ/mol 你能根據(jù)題中信息寫(xiě)出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式嗎？ （由于計(jì)算燃燒熱時(shí)，可燃物質(zhì)是以1 mol 作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的，所以熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。） 3、 燃燒熱的計(jì)算及應(yīng)用 ［例題］1.在101 kPa時(shí)，1 mol CH4 完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97104 kJ 內(nèi)化練習(xí)：葡萄糖是人體所需能量的重要來(lái)源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）ΔH=－2 800 kJ/mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計(jì)算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)所產(chǎn)生的熱量。 （二）中和熱 1、定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。 2、中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol。3）要點(diǎn) ①條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。 ②反應(yīng)物：（強(qiáng)）酸與（強(qiáng)）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。 ③生成1mol水，中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH-化合生成 H20，若反應(yīng)過(guò)程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱內(nèi)。 ④放出的熱量：57.3kJ/mol 例：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應(yīng)中放出的熱量。 （1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應(yīng)放出____________ kJ的熱量。 （2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應(yīng)，放出____________kJ的熱量。 （三）燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 （四）能源 1、什么是能源？能源的作用？ 就是能提供能量的自然資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、陽(yáng)光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。?能源的開(kāi)發(fā)和利用可以用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。 2、當(dāng)今世界上重要的能源是什么？怎樣解決能源枯竭問(wèn)題？節(jié)約能源的重要措施是什么？什么是新能源？化石燃料：煤、石油、天然氣解決的辦法 ：開(kāi)源節(jié)流；即開(kāi)發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。 措施：科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。 新能源：太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和生物能? 3、相關(guān)思考題∶燃料充分燃燒的條件是什么?.燃料燃燒時(shí),若空氣過(guò)量或不足,會(huì)造 成什么后果?為什么固體燃料要粉碎后使用? 煤在直接燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量且易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)等，從而使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，故通過(guò)清潔煤技術(shù)（如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等），大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染，勢(shì)在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開(kāi)發(fā)新的能源也是大勢(shì)所趨。 目標(biāo)檢測(cè) 1.溫家寶總理在全國(guó)人大會(huì)議上所作的“政府工作報(bào)告”中指出:“抓好資源節(jié)約,建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)”,這是我國(guó)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期發(fā)展的重要保證。你認(rèn)為下列行為有悖于這一理念的是( ) A.開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、可燃冰等新能源,減少使用煤、石油等化石燃料 B.將煤進(jìn)行氣化處理,提高煤的綜合利用效率 C.研究采煤、采油新技術(shù),盡量提高產(chǎn)量以滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展 D.實(shí)現(xiàn)資源的“3R”利用觀,即:減少資源消耗(Reduce)、增加資源的重復(fù)使用(Reuse)、資源的循環(huán)再生(Recycle) 解析:煤、石油等化石燃料是不可再生的資源,應(yīng)該減少使用,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:C 2.關(guān)于能源,以下說(shuō)法中不正確的是( ) A.煤、石油、天然氣等燃料屬不可再生能源 B.煤、石油、水煤氣可從自然界直接獲取,屬一級(jí)能源 C.太陽(yáng)能是一級(jí)能源、新能源、可再生能源 D.潮汐能來(lái)源于月球引力做功 解析:煤、石油、天然氣等化石燃料蘊(yùn)藏量有限,不可再生,最終將會(huì)枯竭,A正確;煤、石油等可從自然界直接獲取,屬一級(jí)能源,但水煤氣是由焦炭與H2O(g)在高溫下反應(yīng)制取,屬二級(jí)能源,B錯(cuò)誤;太陽(yáng)能既是一級(jí)能源、新能源,還是可再生能源,C正確;潮汐能來(lái)自于月球引力,D正確。 答案:B 3.下列說(shuō)法正確的是( ) A.中和熱一定是強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿反應(yīng)放出的熱量 B.1 mol酸與1 mol 堿完全反應(yīng)放出的熱量是中和熱 C.在稀溶液中,酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱 D.測(cè)定中和熱時(shí)可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液 解析:本題考查的是中和熱的概念,關(guān)鍵是記清楚有關(guān)中和熱的問(wèn)題。中和熱是指稀酸、稀堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱,故C項(xiàng)正確。H2SO4和Ba(OH)2反應(yīng)時(shí),除生成水外,還有BaSO4生成,所以其反應(yīng)熱不是中和熱,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:C 4.測(cè)定稀鹽酸和氫氧化鈉稀溶液中和熱的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有使用的儀器有:①大、小燒杯;②容量瓶;③量筒;④環(huán)形玻璃攪拌棒;⑤試管;⑥溫度計(jì);⑦蒸發(fā)皿;⑧托盤(pán)天平中的( ) A.①②⑥⑦ B.②⑤⑦⑧ C.②③⑦⑧ D.③④⑤⑦ 解析:本題主要考查中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中儀器的使用問(wèn)題,該實(shí)驗(yàn)中用到大、小燒杯、溫度計(jì)、量筒、環(huán)形玻璃攪拌棒,沒(méi)有用到容量瓶、試管、蒸發(fā)皿和托盤(pán)天平,故B項(xiàng)正確。 答案:B 配餐作業(yè) A組 1.充分燃燒一定量的丁烷氣體放出的熱量為Q。完全吸收它生成的CO2氣體生成正鹽,需5 molL-1的KOH溶液100 mL,則丁烷的燃燒熱為( ) A.16Q B.8Q C.4Q D.2Q 解析:由題意可得關(guān)系式: C4H10~4CO2~8KOH~4K2CO3 1 8 x 5 molL-10.1 L=0.5 mol 得x= mol,即得 mol丁烷充分燃燒放出熱量Q,則1 mol 丁烷充分燃燒會(huì)放出16Q的熱量,故選A項(xiàng)。 答案:A 2.下列熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱下劃線(xiàn)處表示燃燒熱的是( ) A.NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g) ΔH=-a kJmol-1 B.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-b kJmol-1 C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-c kJmol-1 D.CH3CH2OH(l)+O2(g)CH3CHO(l)+H2O(l) ΔH=-d kJmol-1 解析:根據(jù)燃燒熱的定義:在25 ℃、101 kPa時(shí),1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量,叫該物質(zhì)的燃燒熱。A中水為氣態(tài),C中CO為2 mol,D中產(chǎn)物中應(yīng)生成CO2,故B正確。 答案:B 3.已知強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1,又知電解質(zhì)的電離是吸熱過(guò)程。向1 L 0.5 molL-1的NaOH溶液中加入下列物質(zhì):①稀醋酸;②濃硫酸;③稀硝酸,恰好完全反應(yīng)。其焓變?chǔ)1、ΔH2、ΔH3的關(guān)系是( ) A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2 C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2 解析:因?yàn)榇姿崾侨蹼娊赓|(zhì),電離時(shí)吸熱,濃硫酸溶于水時(shí)放熱,故中和反應(yīng)時(shí)放出的熱量Q(濃硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放熱反應(yīng)中,ΔH為負(fù)值,即ΔH=-Q,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,因而選D。 答案:D 4.已知:HCN(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)生成1 mol水的ΔH=-12.1 kJmol-1;HCl(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)生成1 mol水的ΔH=-57.3 kJmol-1。則HCN在水溶液中電離的ΔH等于( ) A.-69.4 kJmol-1 B.-45.2 kJmol-1 C.+45.2 kJmol-1 D.+69.4 kJmol-1 解析:由題意可知①HCN(aq)+OH-(aq)H2O(l)+CN-(aq) ΔH=-12.1 kJmol-1;②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1。對(duì)比①②兩個(gè)熱化學(xué)方程式可知,反應(yīng)①比反應(yīng)②放熱少的原因是HCN是弱酸,電離過(guò)程吸熱。1 mol HCN與NaOH反應(yīng)比1 mol HCl與NaOH反應(yīng)時(shí)少放出45.2 kJ的熱量,故HCN在水溶液中電離的ΔH等于+45.2 kJmol-1,所以選C。 答案:C 5.用50 mL 0.50 molL-1鹽酸和50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液反應(yīng),實(shí)驗(yàn)中測(cè)得起始溫度為20.1 ℃,終止溫度為23.4 ℃,反應(yīng)后溶液的比熱容為4.18 Jg-1℃-1,鹽酸和NaOH溶液的密度都近似認(rèn)為是1 gcm-3,則中和反應(yīng)生成1 mol 水時(shí)放熱( ) A.55.2 kJ B.391 kJ C.336 kJ D.1.38 kJ 解析:代入公式ΔH=-kJmol-1=-55.2 kJmol-1。 答案:A 6.甲烷是一種高效清潔的新能源,0.25 mol CH4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出222.5 kJ熱量,則下列熱化學(xué)方程式中正確的是( ) A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890 kJmol-1 B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890 kJmol-1 C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJmol-1 D.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-890 kJmol-1 解析:甲烷燃燒為放熱反應(yīng),所以A、B錯(cuò)。注意ΔH與方程式中甲烷的物質(zhì)的量相對(duì)應(yīng)。 答案:C 6.下列熱化學(xué)方程式正確的是(ΔH的絕對(duì)值均正確)( ) A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJmol-1(燃燒熱) B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJmol-1(中和熱) C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-269.8 kJmol-1(反應(yīng)熱) D.2NO2O2+2NO ΔH=+116.2 kJmol-1(反應(yīng)熱) 解析:A項(xiàng)燃燒熱要求可燃物的物質(zhì)的量必須為1 mol,得到的氧化物必須是穩(wěn)定的氧化物,H2O的狀態(tài)必須為液態(tài),A項(xiàng)錯(cuò)誤;中和反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH應(yīng)小于0,B項(xiàng)錯(cuò)誤;熱化學(xué)反應(yīng)方程式要注明物質(zhì)在反應(yīng)時(shí)的狀態(tài),D項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)正確。 答案:C B組 1.已知: ①25 ℃、101 kPa時(shí),2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221 kJmol-1 ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1 又已知弱電解質(zhì)電離吸熱。下列結(jié)論正確的是( ) A.C的燃燒熱大于110.5 kJmol-1 B.①的反應(yīng)熱為221 kJmol-1 C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為-57.3 kJmol-1 D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol 水,放出57.3 kJ熱量 解析:①的反應(yīng)熱為-221 kJmol-1;稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為57.3 kJmol-1;稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水放出的熱量小于57.3 kJ。 答案:A 2.甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是 ①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJmol-1 ②CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJmol-1 下列說(shuō)法正確的是( ) A.CH3OH的燃燒熱為192.9 kJmol-1 B.反應(yīng)①中的能量變化如上圖所示 C.CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過(guò)程一定要吸收能量 D.根據(jù)②推知反應(yīng)CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJmol-1 解析:反應(yīng)②中H2(g)不是穩(wěn)定的氧化物,A項(xiàng)不正確;反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),而圖示反應(yīng)為放熱反應(yīng),B項(xiàng)不正確;據(jù)題給反應(yīng)①、②可知,CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過(guò)程可以吸收能量,也可以放出能量,C項(xiàng)不正確;由于CH3OH在氣態(tài)時(shí)比在液態(tài)時(shí)能量高,可知等量CH3OH(l)比CH3OH(g)反應(yīng)時(shí)放出熱量少,即D項(xiàng)正確。 答案:D 3.將V1 mL 1.00 molL-1 HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測(cè)量并記錄溶液溫度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1+V2=50 mL)。下列敘述正確的是( ) A.做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為22 ℃ B.該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能 C.NaOH溶液的濃度約為1.00 molL-1 D.該實(shí)驗(yàn)表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng) 解析:從圖中曲線(xiàn)可以看出,溫度為22 ℃時(shí),V1為5 mL,則V2為45 mL,此時(shí)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生反應(yīng),所以22 ℃一定不是做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境的溫度,A錯(cuò);從曲線(xiàn)隨V1增多而升高,隨反應(yīng)的進(jìn)行,溶液溫度升高說(shuō)明反應(yīng)放熱,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,B正確;當(dāng)V1=30 mL時(shí)溫度最高,說(shuō)明此時(shí)兩者恰好完全反應(yīng),則c(NaOH)==1.50 molL-1,C錯(cuò)。該實(shí)驗(yàn)不能證明有水生成的其他反應(yīng)也是放熱的,D錯(cuò)。 答案:B 4.已知鹽酸與硫酸跟燒堿的稀溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=Q1 kJmol-1,又知:H2SO4(aq)+2KOH(aq)K2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=Q2 kJmol-1。則Q1和Q2的關(guān)系是( ) A.Q1=Q2 B.2Q1=Q2 C.Q1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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