高中化学（人教版，选修4） 第一章化学反应与能量 第二节 燃烧热 能源

高中化学（人教版，选修4） 第一章化学反应与能量 第二节 燃烧热 能源

第二节　燃烧热　能源 ‎[目标要求]　1.理解燃烧热的概念。2.了解化学在解决能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能量利用率的实际意义。‎ 一、燃烧热 ‎1．概念 ‎101_kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位kJ·mol－1。‎ ‎2．燃烧热与中和热的重要区别 ‎(1)反应环境的区别：燃烧热必须是燃烧反应而且是完全燃烧，有O2参加；而中和热是稀溶液中的酸碱中和反应。‎ ‎(2)反应实质不同：燃烧反应是氧化还原反应；中和反应是复分解反应。‎ ‎(3)规定物质不同：燃烧热是1 mol纯物质被燃烧；中和热是生成1_mol_H2O。‎ 二、能源 ‎1．能源是能提供能量的资源，它包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。‎ ‎2．解决能源危机的方法 ‎(1)科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的使用效率。‎ ‎(2)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，它们资源丰富，可以再生，没有污染或很少有污染。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 知识点一　燃烧热 ‎1．下列关于燃烧热的说法中正确的是(　　)‎ A．1 mol物质燃烧所放出的热量 B．常温下，可燃物燃烧放出的热量 C．在‎25℃‎、1.01×105 Pa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 D．燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变 答案　C ‎2．以下几个热化学方程式，能表示有关物质燃烧时的燃烧热的热化学方程式是(　　)‎ A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1‎ B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1‎ C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1‎ 答案　B 解析　要考虑两个要素：1 mol物质燃烧和生成稳定氧化物。‎ 知识点二　能源 ‎3．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是生物能 C．核能和地热能来自地球自身 D．潮汐能来源于月球引力做功 答案　B 解析　B选项中，柴草燃烧是剧烈的氧化反应，燃烧时化学能转变为热能，而柴草具有的化学能的最初来源也可追溯到太阳能，因为绿色植物的生长过程必须依靠阳光，通过光合作用，叶绿体将H2O和CO2转化成淀粉，在此过程中，太阳能转化成化学能贮存在植物中，通过燃烧，又释放出来。故B选项错误。‎ ‎4．下列叙述正确的是(　　)‎ A．水能是二次能源 B．电能是二次能源 C．天然气是可再生能源 D．水煤气是可再生能源 答案　B ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 练基础落实 ‎1．下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是(　　)‎ A．CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol－1‎ B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·mol－1‎ C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1‎ 答案　A 解析　根据燃烧热的概念知应是1 mol燃料，生成常温常压下稳定的氧化物，H2O在上 述情况下液态稳定。‎ ‎2．已知H2的燃烧热为－285.8 kJ·mol－1，CO的燃烧热为－282.8 kJ·mol－1；现有H2和CO组成的混合气体‎5.6 L(标准状况)，经充分燃烧后，放出总热量为71.15 kJ，并生成液态水。下列说法正确的是(　　)‎ A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－282.8 kJ·mol－1‎ B．H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ C．燃烧前混合气体中CO的体积分数为60%‎ D．燃烧后的产物全部与足量的过氧化钠作用可产生0.125 mol O2‎ 答案　D 解析　根据H2、CO的燃烧热数据判断 A项：ΔH应为－565.6 kJ·mol－1，A项错；‎ B项：应为液态水，B项错；‎ C项：CO的体积应进行计算。‎ 设H2、CO物质的量分别为x、y 则x＋y＝＝0.25 mol①‎ H2燃烧放热为285.8x kJ，CO燃烧放热为282.8y kJ 则：285.8 x＋282.8y＝71.15 kJ②‎ 解①②联立方程得x＝0.15 mol，y＝0.1 mol 故CO的体积分数为40%，C选项错。‎ 根据元素守恒H2、CO燃烧后生成H2O、CO2，与燃烧前H2、CO总物质的量相等，与Na2O2反应生成的O2是H2O和CO2总物质的量的一半。‎ ‎3．根据以下3个热化学方程式 ‎2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ·mol－1‎ ‎2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ·mol－1‎ ‎2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3kJ·mol－1‎ 判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是(　　)‎ A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q‎2 ‎‎ C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3‎ 答案　A ‎4．已知化学反应：C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)　ΔH1<0‎ CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH2<0‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0；‎ 下列说法正确的是(相同条件下)(　　)‎ A．‎56 g CO和‎32 g O2所具有的总能量小于‎88 g CO2所具有的总能量 B．碳的燃烧热是ΔH3‎ C．ΔH1<ΔH3‎ D．‎28 g CO的总能量比‎44 g CO2的总能量高 答案　B 解析　CO燃烧是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，A错；D选项中忽略了O2的能量，D错；比较ΔH时必须带符号比较，C错。‎ ‎5．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)(　　)‎ A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)‎ ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)‎ B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)‎ ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)‎ C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热)‎ D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)‎ 答案　C 解析　根据燃烧热的概念，生成的水应为液态，A项错；B项中反应放热，ΔH应为负值，B项错；D项中没表示出物质的聚集状态，D项错。‎ ‎6．一些烷烃的燃烧热如下表：‎ 化合物 ΔH/(kJ·mol－1)‎ 化合物 ΔH/(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 ‎2甲基丁烷 ‎－3 531.3‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．正戊烷的燃烧热大约是－3 540 kJ·mol－1‎ B．热稳定性：正丁烷>异丁烷 C．乙烷燃烧的热化学方程式为‎2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)　‎ ΔH＝－1 560.8 kJ·mol－1‎ D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多 答案　A 解析　由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2甲基丁烷的燃烧热略大些，A正确；正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，‎ ‎1 mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol异丁烷完全燃烧放出的热量多，即1 mol正丁烷与O2反应时断键所吸收的能量比1 mol异丁烷与O2反应时断键所吸收的能量少，从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷；C项中的ΔH＝－3 121.6 kJ·mol－1 且H2O应为液态；D项‎1 g CH4燃 烧放出55.69 kJ的热量，‎1 g C2H6燃烧放出52.03 kJ的热量，D项错误。‎ 练方法技巧 燃烧热的热化学方程式的书写方法 ‎7．(1)在101 kPa时，H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol液态水，放出571.6 kJ的热量，H2的燃烧热为________，表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________。‎ ‎(2)‎1.00 L 1.00 mol·L－1硫酸与‎2.00L 1.00 mol·L－1 NaOH溶液完全反应，放出114.6 kJ的热量，该反应的中和热为____________，表示其中和热的热化学方程式为__________________。‎ 答案　(1)－285.8 kJ·mol－1　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)－57.3 kJ·mol－1　H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===‎ Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ 点拨　抓概念要点：燃烧热含义，中和热含义，1 mol，稳定氧化物等关键词。‎ ‎8．0.3 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649. 5 kJ热量，其热化学方程式为________________________；又已知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则‎11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是________kJ。‎ 答案　B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)　ΔH＝－2 165 kJ·mol－1　1 016.5‎ 点拨　(1)将0.3 mol乙硼烷燃烧放出的热量折算成1 mol乙硼烷燃烧放出的热量。(2)注意区别燃烧热和热量的单位。‎ 练综合拓展 ‎9．城市使用的燃料，现大多用煤气、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，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220.0 kJ·mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ·mol－1，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)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，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，除产生的热量大之外，还具有的优点是 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)C＋H2O(g)CO＋H2‎ ‎(2)7.9∶1　(3)2.8∶1‎ ‎(4)①不产生CO2，从而不引起温室效应；②H2来源丰富；③产物不污染环境 ‎10．目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料，管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类，天然气的主要成分是CH4，它们的燃烧反应如下：‎ ‎2CO＋O22CO2　2H2＋O22H2O CH4＋2O2CO2＋2H2O 根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是__________，因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎(填“增大”或“减小”)进风口，如不作改进可能产生的不良结果是_______________。‎ 管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见下表：‎ 乙烷 丙烷 丁烷 熔点(℃)‎ ‎－183.3‎ ‎－189.7‎ ‎－138.4‎ 沸点(℃)‎ ‎－88.6‎ ‎－42.1‎ ‎－0.5‎ 试根据以上某个关键数据解释冬天严寒的季节有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　天然气　增大　天然气不能充分燃烧，生成有毒的CO　丁烷遇冷凝结为液体，‎ 使管道内气流不畅 解析　根据已知方程式判断：管道煤气的燃烧大约是2∶1耗氧，而天然气燃烧为1∶2耗氧，所以，燃烧相同体积的两种燃料，后者耗氧量大；炉灶的改进也必须要增大进风口才行；如果空气的量不足，就会造成CH4的不完全燃烧，生成有毒的CO，对人体有害并造成一定程度的环境污染；由题目中所描述“火焰时断时续”，联想到原因肯定是管道不畅，再结合信息表格可看出：冬天的气温较低，很可能使管道煤气的成分之一丁烷变为液体，造成管道内气流不畅，导致火焰时断时续。 ‎