专题1-第一单元-第4课时能源充分利用.docx

第4课时能源的充分利用学习目标定位1.正确认识标准燃烧热的概念，学会利用标准燃烧热进行相关的计算。2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。一标准燃烧热11.00 L 1.00 molL1 H2SO4溶液与2.00 L 1.00 molL1 NaOH溶液完全反应，放出114.6 kJ热量，该反应的中和热为57.3_kJmol1，表示其中和热的化学方程式是H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3_kJmol1。2已知2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，该反应中H表示的意义是燃烧2_mol_H2生成液态H2O，放出571.6_kJ的热量。若燃烧1 mol H2生成液态水时的反应热为H1, 生成气态水时的反应热为H2，则H1和H2的大小关系是H1H2；H1285.8_kJmol1；H1表示的意义是1_mol_H2完全燃烧生成稳定的液态水，放出285.8_kJ的热量。3标准燃烧热的概念及其计算(1)标准燃烧热的概念：在101_kPa的压强下，1_mol物质完全燃烧的反应热。标准燃烧热的单位是kJmol1。(2)标准燃烧热的意义：甲烷的标准燃烧热为890.31 kJmol1，或H890.31 kJmol1，它表示101 kPa时，1_mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。(3)标准燃烧热的计算：由燃烧热定义可知，101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量可燃物的物质的量其标准燃烧热，即Q放n(可燃物)|H|或变式一下求物质的标准燃烧热：H。此公式中的H是指物质的标准燃烧热，而不是指一般反应的反应热。(4)热值：1_g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。归纳总结1标准燃烧热及表示燃烧热的热化学方程式(2)标准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示标准燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。2标准燃烧热和中和热的比较标准燃烧热中和热相同点能量变化放热反应H及其单位H0，单位均为kJmol1不同点反应物的量1 mol不一定为1 mol生成物的量不确定生成水的量为1 mol表示方法燃烧热为a kJmol1或Ha kJmol1中和热为573 kJmol1或H57.3 kJmol11下列说法正确的是()A硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的标准燃烧热B在101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热C在101 kPa时，由2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1可知，CO的标准燃烧热为283 kJmol1D乙炔的标准燃烧热为1 299.6 kJmol1，则2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(g)反应的H2 599.2 kJmol1答案C解析理解标准燃烧热的概念，一是注意可燃物的用量为1 mol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CO2(g)，S生成SO2(g)，H2生成H2O(l)。选项A没有指明硫的物质的量为1 mol；选项B中没有指明1 mol碳完全燃烧生成CO2；选项D中热化学方程式的生成物水应为液态，反应热H与其不对应。2在101 kPa时，H2在1.00 mol O2中完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的热量。(1)H2的标准燃烧热为_，表示H2标准燃烧热的热化学方程式为_。(2)若1 g水蒸气转化为液态水放热 2.444 kJ，则4 g氢气完全燃烧生成气态水时，放出的热量为_。答案(1)285.8 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1(2)483.6 kJ解析(1)H2的标准燃烧热应以燃烧1 mol H2为标准，当H2完全燃烧生成2.00 mol H2O时，需燃烧2.00 mol H2，故H2的标准燃烧热为285.8 kJmol1。(2)H2燃烧生成1 mol气态水时，放出的热量为285.8 kJmol118 gmol1241.8 kJmol1,4 g氢气燃烧放出的热量为241.8 kJmol1483.6 kJ。二能源1能源有不同的分类，具体如下：分类依据种类举例转换过程一次能源太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等二次能源电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等使用历史常规能源化石燃料新能源太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等性质可再生能源太阳能、风能、氢能、生物质能等不可再生能源化石燃料、核能2.我国能源现状：我国目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机趋严重。3解决能源危机的方法：(1)加强科技投入，提高管理水平，改善开采、运输、加工等各个环节。(2)科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。(3)寻找新的能源，现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。这些新能源的特点是资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。归纳总结能源的概念及新能源的开发(1)凡是能提供能量的资源，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能源。(2)目前使用最多的常规能源化石燃料是不可再生能源，且利用效率较低。新能源的开发利用是今后人类生存和社会持续发展的热点问题之一。3下列分别是利用不同能源发电的实例图形，其中不属于新能源开发利用的是()答案C解析C项，火力发电是利用煤作燃料，不属于新能源的开发利用。4能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题。回答下列问题：(1)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是_(填字母)。A煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用B煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠C煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重D通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率(2)乌克兰科学家将铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是_。(3)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料。2.0 g乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43 kJ的热量，表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为_。答案(1)ACD(2)使煤油雾化，增大煤油与助燃剂的接触面积，提高燃烧效率(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.89 kJmol1解析(1)煤是一种化石燃料，也是重要的化工原料，属于不可再生能源，把煤作燃料简单燃烧掉是一种浪费，并且煤中所含的硫在燃烧时生成SO2会对环境造成污染，通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率。(2)煤油雾化后可使煤油与助燃剂充分接触，提高燃烧效率。(3)1 mol乙醇燃烧时放出的热量为59.43 kJ1 366.89 kJ。1下列说法正确的是()A在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫该物质的标准燃烧热B弱酸和碱发生中和反应生成1 mol水，这时的反应热叫中和热C标准燃烧热和中和热是反应热的两种D101 kPa时，纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫该物质的标准燃烧热答案C解析本题应注意标准燃烧热和中和热的区别。A项中没有确定“物质完全燃烧生成稳定的氧化物”这一条件，所以A项错误；B项中应为稀酸与稀碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热，B项错误；D项中未限定可燃物的物质的量是1 mol，所以D项错误。2煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量90%)把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是()煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化该技术实现了煤的清洁利用该技术实现了煤的高效利用A B C D答案C解析能源日益短缺，对化石燃料的综合利用是一个重要问题。煤粉加压气化制备合成气包含反应CH2O(g)COH2，因此涉及物理变化和化学变化。由于煤粉加压技术的合理加工使煤的利用达到了既清洁又高效。3已知3.0 g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98 kJ，则表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式是()A2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g)H3 119.6 kJmol1BC2H6(g)O2(g)=2CO(g)3H2O(g)H1 559.8 kJmol1CC2H6(g)O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 559.8 kJmol1DC2H6(g)O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 559.8 kJmol1答案D解析由于标准燃烧热的热化学方程式应以1 mol燃料为标准书写，且生成的水应为液态，故A项错误；燃烧产物CO不是C2H6完全燃烧后的稳定氧化物，H2O的状态不应为气态而应为液态，故B项错误；常温下水为液态，故C项错误。4下列关于热化学反应的描述中正确的是()A已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3) kJmol1B燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的标准燃烧热为192.9 kJmol1CH2(g)的标准燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1D葡萄糖的标准燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1答案D解析H2SO4和Ba(OH)2反应时还生成BaSO4沉淀，故其反应热还应包括BaSO4沉淀的生成热，A错误；甲醇蒸气的标准燃烧热是1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，B错误；标准燃烧热的定义是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，C错误。5能源是人类生存和发展的重要支撑因素。化石能源(煤、石油、天然气)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能等)的开发。(1)我国目前最主要的能源品种是_，能源利用中存在的主要问题有_。(2)为减少污染，提高燃料利用率，下列措施可以达到目的的是_(填字母)。A将城市居民燃煤改为使用气体燃料B若将原来烧天然气的灶具改烧液化石油气，应增大空气进入量或减少液化石油气的进入量C研制燃料电池D在农村大力发展沼气(3)某些科学家对以下三个化学反应很感兴趣：3FeCl24H2OFe3O46HClH22Fe3O43Cl212HCl6FeCl36H2OO26FeCl36FeCl23Cl2科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是_，该物质作为燃料的优点有_、_、_。答案(1)煤人均能源占有量少，能源利用率低，单位产值能耗高(2)ACD(3)H2放热多来源丰富燃烧产物对环境无污染解析(3)2可得：2H2O2H2O2，相当于用H2O制H2。40分钟课时作业经典基础题题组1能源问题1氢气是人类未来最理想的燃料，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是()A利用太阳能直接使水分解产生氢气B以焦炭和水制取水煤气(含CO和H2)后分离出氢气C用铁和盐酸反应放出氢气D由热电站提供电力电解水产生氢气答案A解析电解水制备H2需消耗大量电能；用焦炭制水煤气需消耗大量热能。2关于能源，以下说法中不正确的是()A煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能B柴草燃烧时释放的能量与太阳能无关C核能和地热能来自地球自身D潮汐能来源于月球引力作功答案B3近年来，北京市公共汽车大部分采用天然气作为燃料，其主要目的是()A防止石油短缺B降低成本C减少对大气的污染D加大发动机的动力答案C题组2标准燃烧热的概念及计算4下列说法中正确的是()A物质燃烧放出的热量是标准燃烧热B1 mol C燃烧生成CO时放出的热量就是C的标准燃烧热C1 mol H2燃烧生成水时放出的热量是H2的标准燃烧热D相同条件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的热量值相等答案D解析标准燃烧热是指在25 、101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，A项错误；B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，故1 mol H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，错误；根据能量守恒定律可知，D项正确。5下列关于反应热的描述中正确的是()AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3)kJmol1BCO(g)的标准燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1C反应热有正负之分，标准燃烧热H全部是正值D1 mol甲烷燃烧生成标准气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热答案B解析中和热是以生成1 mol H2O(l)作为标准的，因此A不正确；标准燃烧热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，D不正确；燃烧热H都是负值，C不正确。6在25 、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是H393.5 kJmol1、H285.8 kJmol1、H890.31 kJmol1、H2 800 kJmol1，则下列热化学方程式正确的是()AC(s)O2(g)=CO(g)H393.5 kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H571.6 kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.31 kJmol1D.C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1答案D解析根据标准燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2(g)是C的稳定氧化物，生成的H2O应该为液态，故只有D正确。7已知丙烷的标准燃烧热H2 215 kJmol1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为()A55 kJ B220 kJC550 kJ D1 108 kJ答案A解析丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷燃烧会产生4 mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)0.025 mol，所以反应放出的热量是2 215 kJmol10.025 mol55 kJ，故答案是A。8已知：25 、101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1又已知稀醋酸电离吸热。下列结论正确的是()AC的燃烧热大于110.5 kJmol1B的反应热为221 kJmol1C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1D稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量答案A解析101 kPa 1 mol C(s)完全燃烧生成CO2放出的热量为C(s)的燃烧热，故C(s)的燃烧热大于110.5 kJmol1，A项正确；的反应热为221 kJmol1，B项不正确；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1，C项不正确；CH3COOH电离时吸热，稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出热量小于57.3 kJ。9氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9 kJmol1C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是()AH2(g) BCO(g)CC8H18(l) DCH4(g)答案B解析比较：、的大小，可知，相同质量时，CO(g)放出的热量最少。10已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9 kJmol1某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，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()A21 B12 C11 D23答案C解析根据热化学方程式可知，H2的燃烧热为571.6 kJmol12285.8 kJmol1。生成的n(H2O)0.2 mol，参加反应的H2为0.2 mol，故H2燃烧放出的热量为0.2 mol285.8 kJmol157.16 kJ。CO燃烧放出的热量为113.74 kJ57.16 kJ56.58 kJ，故n(CO)0.2 mol。则n(H2)n(CO)11。能力提升题11(1)已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1，若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，则反应H2(g)O2(g)=H2O(l)的H_kJmol1。氢气的标准燃烧热为_kJmol1。(2)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，1.0 g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367 kJ热量，表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为_。答案(1)285.8285.8(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H62.882 kJmol112已知一些烷烃的燃烧热如下表：化合物标准燃烧热/kJmol1化合物标准燃烧热/kJmol1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 kJmol1左右”，你认为正确吗？_。理由是_。答案(1)(2)C2H6(g)O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 560.8 kJmol1(3)多(4)正确正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的燃烧热亦应略大于异戊烷解析(1)正丁烷的燃烧热比异丁烷的燃烧热大，说明正丁烷具有的能量高于异丁烷，所以热稳定性：正丁烷异丁烷。(2)C2H6(g)O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 560.8 kJmol1。(3)由表中数据分析，碳原子数越多，标准燃烧热越大，所以相同物质的量的烷烃燃烧时放出的热量随碳原子数的增多而增多。(4)由表中数据分析，正丁烷的燃烧热比异丁烷略大，所以正戊烷的标准燃烧热也应略大于异戊烷，此同学的估计合理。13现城市使用的燃料大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，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化学方程式：_。(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷标准燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 220.0 kJmol1，已知CO气体标准燃烧热的热化学方程式为CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.57 kJmol1，则相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量比值约为_。(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，则相同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量的比值约为_。(4)氢气是未来的能源，除产生的热量多之外，还具有的优点是_。答案(1)CH2O(g)COH2(2)7.91(3)2.81(4)H2来源丰富；产物不污染环境，可以反复使用；不产生CO2，不会引起温室效应解析相同物质的量的C3H8、CO燃烧产生的热量之比为2 220.0 kJmol1282.57 kJmol17.91；相同质量的氢气、丙烷燃烧产生的热量之比为2.81。14标准状况下0.05 mol某一无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通过足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀为0.15 mol；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3 g。可能用到的标准燃烧热C2H4C3H6C3H8单位/kJmol11 4112 0922 220(1)计算燃烧产物中水的质量。(2)此气体的化学式是_。(3)写出表示此气体标准燃烧热的热化学方程式_。答案(1)m水9.3 g0.15 mol44 gmol12.7 g(2)C3H6(3)C3H6(g)O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H2 092 kJmol1解析(1)该无色气体含C、H两种元素。燃烧生成CO2和H2O。m(CO2)0.15 mol44 gmol16.6 g所以m(H2O)9.3 g6.6 g2.7 g。(2)1 mol该气体中含C原子个数为NA3NA含H原子个数为NA6NA所以其化学式为C3H6。(3)根据表格中数据，该气体的标准燃烧热为2 092 kJmol1。13 / 13