2020-2021學(xué)年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元第三課時(shí)能源的充分利用學(xué)案蘇教版選修4 （經(jīng)典實(shí)用）

1、第三課時(shí)能源的充分利用課標(biāo)要求1理解標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念，掌握有關(guān)燃燒熱的計(jì)算。2了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。3學(xué)會(huì)反應(yīng)熱大小比較的方法。1.在101 kPa,1 mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。21 g物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的熱值。能源的概述1能源(1)概念：可以提供能量的自然資源。包括化石燃料、陽(yáng)光、風(fēng)力、流水、潮汐等。(2)一般分類：常規(guī)能源：即化石燃料，包括石油、煤炭、天然氣。新能源：包括太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐。2能源的多種分類3新能源的特點(diǎn)新能源優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)太陽(yáng)能能量巨大、清潔、充足，不需要開(kāi)采能量密度低、開(kāi)發(fā)成本高、穩(wěn)定性差氫能燃燒熱值高、資源豐富、無(wú)毒

2、、無(wú)污染儲(chǔ)存、運(yùn)輸困難地?zé)崮芴N(yùn)藏量豐富正在開(kāi)發(fā)之中風(fēng)能能量巨大不穩(wěn)定，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響甚大1.“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，四組能源選項(xiàng)中全部符合圖中陰影部分的能源是()A煤炭、汽油、潮汐能B水能、生物質(zhì)能、天然氣C太陽(yáng)能、風(fēng)能、沼氣D地?zé)崮?、海洋能、核能解析：選C煤炭、天然氣屬于化石燃料，屬于不可再生能源，也不是新能源，A、B錯(cuò)誤；地?zé)崮?、核能?lái)自地球本身，潮汐能來(lái)自月球的吸引，絕大多數(shù)海洋能來(lái)自太陽(yáng)能，D錯(cuò)誤。2能源可劃分為一次能源和二次能源。(1)下列敘述中，正確的是_。A電能是二次能源B水力是二次能源C天然氣是一次能源D水煤氣是一次能源(2)關(guān)于用水制取二次能源氫氣，以下研究方向正

3、確的是_。A構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，因此可研究在水不分解的情況下使氫成為二次能源B設(shè)法將太陽(yáng)光聚集產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣C尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時(shí)釋放能量D尋找特殊化學(xué)物質(zhì)，用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，以分解水制取氫氣解析：(1)根據(jù)能源的劃分原則，電能和水煤氣屬于二次能源，水力和天然氣是一次能源，A、C兩項(xiàng)正確。(2)氫氣可以燃燒，但水中的氫元素和氧元素是不能燃燒的，因此必須使水分解才能制取二次能源氫氣，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于H2和O2的化合為放熱反應(yīng)，故由H2O來(lái)制取H2必須由外界提供能量，可以利用太陽(yáng)能或其他特殊的物質(zhì)來(lái)提供能量使其分解，因?yàn)榇朔纸夥磻?yīng)是吸熱反應(yīng)。答案：(1)A

4、C(2)BD標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和熱值1意義標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱或熱值可以衡量燃料燃燒放出熱量的大小。2標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱(1)概念：在101_kPa的壓強(qiáng)下，1_mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。(2)單位：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是反應(yīng)熱的一種，單位為kJmol1。(3)完全燃燒的標(biāo)準(zhǔn)CCO2(g)，HH2O(l)，NN2(g)，SSO2(g)。(4)實(shí)例：如CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.31 kJmol1。表示在101 kPa條件下，1_mol CH4完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l) 時(shí)放出的熱量是890.31_kJ。3熱值1_g物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的熱值。1下面均

5、是正丁烷與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(25 ，101 kPa)(1)C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2 878 kJmol1(2)C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)H2 658 kJmol1(3)C4H10(g)O2(g)=4CO(g)5H2O(l)H1 746 kJmol1(4)C4H10(g)O2(g)=4CO(g)5H2O(g)H1 526 kJmol1由此判斷，正丁烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱H為()A2 878 kJmol1B2 658 kJmol1C1 746 kJmol1 D1 526 kJmol1解析：選A由熱化學(xué)方程式判斷標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱時(shí)，C4H10

6、的計(jì)量數(shù)為1，產(chǎn)物為CO2(g)和H2O(l)，H|H1|)，又知A和B的混合氣體1 mol與O2充分反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物，其反應(yīng)熱為H3，則可以用十字交叉法確定混合氣體的組成。確定組成：故反應(yīng)熱大小的比較1直接比較法依照規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)直接判斷不同反應(yīng)的H的大小。(1)吸熱反應(yīng)的H肯定比放熱反應(yīng)的H大(前者H大于0，后者H小于0)。(2)物質(zhì)燃燒時(shí)，可燃物的量越大，燃燒放出的熱量越多，H反而越小。(3)等量的可燃物完全燃燒放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多，但H小。(4)同一反應(yīng)，產(chǎn)物相同時(shí)，氣態(tài)物質(zhì)燃燒所放出的熱量比固態(tài)物質(zhì)燃燒所放出的熱量多。(5)同一反應(yīng)，反應(yīng)物相同時(shí)，生成液態(tài)物

7、質(zhì)放出的熱量比生成氣態(tài)物質(zhì)所放出的熱量多。(6)中和反應(yīng)生成等量的水時(shí)，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸與強(qiáng)堿(或強(qiáng)堿與弱酸、弱堿與弱酸)的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多，但H小。(7)對(duì)于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行完全，實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值。例如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1，則向密閉容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，放出的熱量要小于197 kJ。2利用蓋斯定律比較法利用蓋斯定律，設(shè)計(jì)不同反應(yīng)途徑，由能量守恒定律列式比較。如：(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時(shí)：A(g)B(g)=C(g)H

8、10 A(g)B(g)=C(l)H20 因?yàn)榉磻?yīng)為C(g)=C(l)H3H2H1，而H30，所以H2H1。(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)：A(g)B(g)=C(g)H10A(s)B(g)=C(g)H20因?yàn)镠2H3H1，且H30，所以H2H1。特別提醒在進(jìn)行H的大小比較時(shí)，需要注意H的“”、“”、數(shù)值和單位屬于一個(gè)整體，不能隨意分割。(1)在比較兩個(gè)熱化學(xué)方程式中H的大小時(shí)，比的是其代數(shù)值，要帶“”、“”進(jìn)行比較。(2)在比較兩個(gè)反應(yīng)放出或吸收的熱量多少時(shí)，比的是其絕對(duì)值，應(yīng)去掉“”、“”進(jìn)行比較。1已知：CO2(g)C(s)=2CO(g)H1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2C

9、O(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H3CuO(s)CO(g)=Cu(s)CO2(g)H42CuO(s)C(s)=2Cu(s)CO2(g)H5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷不正確的是()AH10BH20，故H2H3，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，2得反應(yīng)，故H52H4H1，正確。2下列各組熱化學(xué)方程式中，H1H2的是()C(s)O2(g)=CO(g)H1C(s)O2(g)=CO2(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H2(g)O2(g)=H2O(l)H12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H1CaO(s)H2O(l)

10、=Ca(OH)2(s)H2A BC D解析：選C碳完全燃燒放熱多，放熱越多，H越小，則H1H2；固態(tài)S的能量低于氣態(tài)S的能量，因此氣態(tài)硫燃燒放熱多，則H1H2；參加反應(yīng)的氫氣越多，放熱越多，則H1H2；碳酸鈣分解吸熱，氧化鈣溶于水生成氫氧化鈣放熱，則H1H2。三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)121世紀(jì)人類正由“化石能源時(shí)代”逐步向“多能源時(shí)代”過(guò)渡，下列不屬于新能源的是()A電力 B核能C太陽(yáng)能D氫能答案：A2植物及其廢棄物可制成乙醇燃料，下列關(guān)于乙醇燃料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A它是一種再生能源B乙醇易燃燒，污染小C乙醇只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)作燃料D糧食作物是制乙醇的重要原料解析：選C乙醇不僅在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可作燃料，而且還可

11、作內(nèi)燃機(jī)等的燃料。乙醇的制備可以使用糧食作物的果實(shí)或秸稈，乙醇屬于可再生能源，燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染小。3為消除目前燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時(shí)緩解能源危機(jī)，有關(guān)專家提出了利用太陽(yáng)能制取氫能的構(gòu)想。下列說(shuō)法正確的是()AH2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)B氫能源已被普遍使用C2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D氫氣不易貯存和運(yùn)輸，無(wú)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值解析：選C水的分解是吸熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；氫能源由于受貯存和運(yùn)輸?shù)纫蛩氐南拗?，還未普遍使用，但有巨大的開(kāi)發(fā)利用的價(jià)值，B、D錯(cuò)誤。4根據(jù)下列熱化學(xué)方程式可判斷H1、H2、H3三者的大小關(guān)系是()2H2(g)O2(g)=2H2O(

12、l)H12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2H2(g)O2(g)=H2O(g)H3AH3H2H1BH1H2H3CH1H2H3 DH2H1H2H1，A正確。5化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，常常伴有能量的變化。這種能量的變化常以熱量的形式表現(xiàn)出來(lái)，叫做反應(yīng)熱。由于反應(yīng)的情況不同，反應(yīng)熱可以分為許多種，如標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱、中和反應(yīng)反應(yīng)熱等。(1)下列H表示物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的是_；表示物質(zhì)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的是_(填“H1”“H2”或“H3”等)。A2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1BC(s)O2(g)=CO(g)H2CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H3DC(s)O2(g)

13、=CO2(g)H4EC6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H5FNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H6G2NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H7HCH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)H8(2)2.00 g C2H2氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體，放出99.6 kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。解析：(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的含義可知H4、H5為燃燒熱，根據(jù)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的含義可知，H6為中和反應(yīng)反應(yīng)熱。(2)2.00 g C2H2完全燃燒放出熱量為99.6 kJ

14、可得，1 mol C2H2氣體完全燃燒放出熱量為99.6 kJ(2.00 g/26 g)1 294.8 kJ，故C2H2氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 294.8 kJmol1。答案：(1)H4、H5H6(2)C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 294.8 kJmol1一、單項(xiàng)選擇題1合理利用燃料減小污染符合“可持續(xù)發(fā)展”理念，下列關(guān)于燃料的說(shuō)法正確的是()A“可燃冰”(化學(xué)組成CH4nH2O)是將水變?yōu)橛偷男滦腿剂螧氫氣是具有熱值高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)的燃料C乙醇是比汽油更環(huán)保、不可再生的燃料D石油和煤是工廠經(jīng)常使用的可再生的

15、化石燃料解析：選BA項(xiàng)，“可燃冰”外觀像冰，其化學(xué)組成是CH4nH2O，水的化學(xué)式為H2O，根據(jù)元素守恒知，水不能變?yōu)橛停e(cuò)誤；B項(xiàng)，氫能源具有來(lái)源廣、熱值高，且燃燒后生成水對(duì)環(huán)境無(wú)污染，正確；C項(xiàng)，乙醇中含有碳、氫、氧三種元素，其燃燒產(chǎn)物是二氧化碳和水，但乙醇為可再生能源，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，石油和煤都屬于化石燃料，且屬于不可再生能源，D錯(cuò)誤。2已知1 mol白磷(s)轉(zhuǎn)化為1 mol紅磷，放出18.39 kJ熱量，又知：4P(白、s)5O2(g)=2P2O5(s)H14P(紅、s)5O2(g)=2P2O5(s)H2則H1和H2的關(guān)系正確的是()AH1H2BH1H2CH1H2 D無(wú)法確定解析：選C根

16、據(jù)蓋斯定律，由可得4P(白、s)4P(紅、s)，HH1H218.39 kJmol1，所以H1H2。3一定質(zhì)量的無(wú)水乙醇完全燃燒時(shí)放出的熱量為Q，它所生成的CO2用過(guò)量飽和石灰水完全吸收可得100 g CaCO3沉淀。則完全燃燒1 mol無(wú)水乙醇時(shí)放出的熱量是()A0.5Q BQC2Q D5Q解析：選CCaCO3中的C來(lái)自于乙醇，100 g CaCO3中含碳的物質(zhì)的量為1 mol，而1 mol C2H5OH中含2 mol碳，即1 mol乙醇完全燃燒時(shí)放出2Q的熱量。41.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)完全燃燒，放出50 kJ熱量，則二甲基肼的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱H為()A1 000 kJ

17、mol1 B1 500 kJmol1C2 000 kJmol1 D3 000 kJmol1解析：選C1.5 g放熱為50 kJ，則1 mol二甲基肼(即60 g)放熱為：60 gmol12 000 kJmol1。5已知葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱H2 804 kJmol1，當(dāng)它氧化生成1 g液態(tài)水時(shí)放出的熱量是()A26.0 kJ B51.9 kJC155.8 kJ D467.3 kJ解析：選A葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是2 804 kJmol1，即1 mol葡萄糖完全燃燒生成6 mol二氧化碳和6 mol液態(tài)水時(shí)放出2 804 kJ的熱量，當(dāng)生成1 g液態(tài)水時(shí)放出熱量為6 mol2 804 kJ26.0 kJ

18、。二、不定項(xiàng)選擇題6下列熱化學(xué)方程式中，H能正確表示物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的是()ACH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1BC(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1CH2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1DC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1解析：選DA項(xiàng)，此反應(yīng)完全燃燒應(yīng)生成CO(g)和H2O(l)，故H不代表標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，C的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，但產(chǎn)物不是CO2，H不代表燃燒熱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，H2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，但產(chǎn)物不是H2O(l)，H不代表燃燒熱，錯(cuò)誤。7下列熱化

19、學(xué)方程式中，H的數(shù)值能表示可燃物標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的是()AH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1BCO(g)O2(g)=CO2(g)H283 kJmol1CH2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1DH2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1解析：選BCA中氧化劑為Cl2，D中H2O不是液態(tài)，故A、D兩項(xiàng)均錯(cuò)。825 、101 kPa下，碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱依次是393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、890.3 kJmol1、2 800 kJmol1，則下列熱化學(xué)方程式正確的是()AC (s)O2(g)=CO(g)

20、H393.5 kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H571.6 kJmol1CCH4(g)2O2 (g)=CO2 (g)2H2O(g)H890.3 kJmol1D.C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2 (g)3H2O(l)H1 400 kJmol1解析：選D根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的概念，碳的燃燒產(chǎn)物應(yīng)是二氧化碳；氫氣燃燒是放熱反應(yīng)(Ha，中各物質(zhì)的量均為中的一半，所以da，中與相比，2 mol C3H8燃燒生成 4 mol CO2和2 mol CO，相當(dāng)于此反應(yīng)中的2 mol C3H8有1 mol 完全燃燒，1 mol不完全燃燒，故放出的熱量c大于b，所以c最大。3已知2H2(g

21、)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9 kJmol1標(biāo)準(zhǔn)狀況8.96 L某H2和CO的混合氣體完全燃燒時(shí)放出113.74 kJ熱量，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為()A21 B12C11 D23解析：選C混合氣體n(混合)8.96 L22.4 Lmol10.4 mol,1 mol混合氣體燃燒放出的熱量113.7 kJ0.4 mol284.35 kJmol1，又知H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱H285.8 kJmol1，CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱H282.9 kJmol1，利用十字交叉法計(jì)算：n(H2)n(CO)1.451.4511。4已知H2(g

22、)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱分別是285.8 kJmol1、1 411.0 kJmol1和1 366.8 kJmol1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的H為()A44.2 kJmol1 B44.2 kJmol1C330 kJmol1 D330 kJmol1解析：選A由題意知H2(g)O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmol1C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H21 411.0 kJmol1C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H31 366.8 kJmol1則：C2H4(g)H2O(l)=C2H

23、5OH(l)H，由蓋斯定律得：，則HH2H31 411.0 kJmol1(1 366.8 kJmol1)44.2 kJmol1。5已知3.6 g碳在6.4 g的氧氣中燃燒，至反應(yīng)物耗盡，放出x kJ熱量。已知單質(zhì)碳的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為y kJmol1，則1 mol C與O2反應(yīng)生成CO的反應(yīng)熱H為()Ay kJmol1B(10xy)kJmol1C(5x0.5y)kJmol1D(10xy)kJmol1解析：選Cn(C)0.3 mol，n(O)2n(O2)20.4 mol,1n(C)n(O)H1。三、非選擇題8比較下列各組熱化學(xué)方程式中H的大小關(guān)系。(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H1_H2(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2H1_H2(3)4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H14Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H2H1_H2(4)煤作為燃料有2種途徑：途徑1直接燃燒：C(s)O2(g)=CO2(g)H10再燃燒水煤氣：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=