燃燒熱和中和熱

1、第四節(jié) 燃燒熱和中和熱 教學(xué)目標(biāo)1.使學(xué)生理解燃燒熱，并掌握有關(guān)燃燒熱的計(jì)算。2.使學(xué)生理解中和熱。3.常識性介紹使用化石燃料的利弊及新能源的開發(fā)。4.培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。5.培養(yǎng)學(xué)生的經(jīng)濟(jì)效益觀念。教學(xué)重點(diǎn)燃燒熱和中和熱的概念、有關(guān)燃燒熱的計(jì)算；學(xué)生綜合分析問題能力的培養(yǎng)。教學(xué)難點(diǎn)燃燒熱和中和熱的熱化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)可能為分?jǐn)?shù)的情況；有關(guān)煤作燃料利弊問題的討論。教學(xué)方法啟發(fā)、講解、練習(xí)、閱讀、討論、對比等。教具準(zhǔn)備投影儀課時(shí)安排共兩課時(shí)第一課時(shí)：燃燒熱的概念及其應(yīng)用。第二課時(shí)：中和熱、化石燃料的利弊及新能源的開發(fā)。教學(xué)過程第一課時(shí)復(fù)習(xí)鞏固投影練習(xí)若2.6 g 乙

2、炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和CO2（g）時(shí)放熱130 kJ。則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式為 。學(xué)生練習(xí)，教師巡視，并選取有代表性的解答讓學(xué)生書于黑板分析：乙炔的摩爾質(zhì)量為26 g/mol，所以2.6 g為0.1 mol，則1 mol 乙炔完全燃燒放熱1300 kJ學(xué)生草板書C2H2（g）O2（g）=2CO2（g）H2O（l）；H=1300 kJ/mol2C2H2（g）5O2（g）=4CO2(g)2H2O(l);H=2600 kJ/mol講解剛才我們所做練習(xí)實(shí)質(zhì)上是考查反應(yīng)熱的計(jì)算和熱化學(xué)方程式的寫法的，由以上結(jié)果可以看出，每一個(gè)具體的反應(yīng)式對應(yīng)有一個(gè)反應(yīng)熱。導(dǎo)入由于反應(yīng)的情況不同，反應(yīng)

3、熱可分為多種，如燃燒熱、中和熱、溶解熱及溶液中離子的生成熱，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)反應(yīng)熱中的燃燒熱和中和熱。板書第四節(jié) 燃燒熱和中和熱一、燃燒熱質(zhì)疑什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？請大家看課本有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行回答。學(xué)生看課本后回答教師板書在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。講解燃燒熱通常可由實(shí)驗(yàn)測得。強(qiáng)調(diào)在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：講解并板書研究條件：101 kPa反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究內(nèi)容：放出的熱量。（H<0，單位kJ/mol）講解在未有特別說明的情

4、況下，外界壓強(qiáng)一般指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)變成對應(yīng)的穩(wěn)定物。如：板書CCO2(g)、HH2O（l）、SSO2（g）投影練習(xí)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);H=110.5 kJ/molB.C（s）O2（g）=CO2(g);H=393.5 kJ/molC.2H2(g)O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/molD.H2(g)O2(g)=H2O(g);H=241.8 kJ/mol解析：A項(xiàng)C（s）燃燒未生成穩(wěn)定氧化物CO2(g)，故其反應(yīng)熱不能叫燃燒熱；B項(xiàng)符

5、合燃燒熱的定義；C項(xiàng)H2雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物H2O（l），但由于其反應(yīng)熱表示的是2 mol H2 完全燃燒時(shí)的熱量變化，故不能叫燃燒熱；D項(xiàng)參加燃燒的H2雖然是1 mol，但其生成H2O（g），而不是H2O（l），故它的反應(yīng)熱也不為H2的燃燒熱。追問你能根據(jù)題中信息寫出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式嗎？請一位同學(xué)上黑板書寫學(xué)生板書H2（g）O2（g）=H2O（l）；H=285.8 kJ/mol據(jù)乙炔燃燒的兩個(gè)熱化學(xué)方程式（草板書內(nèi)容）提問乙炔的燃燒熱應(yīng)是多少？生1300 kJ/mol師亦即表示乙炔燃燒熱的熱化學(xué)方程式可表示為：板書C2H2(g)O2(g)=2CO2（g）H2O（l）；H=13

6、00 kJ/mol講解由上面兩個(gè)熱化學(xué)方程式可知，表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式中，物質(zhì)的系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)，這是由于燃燒熱是以1 mol 可燃物為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測量的緣故。板書由于計(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)。講解無論從實(shí)踐的觀點(diǎn)還是從科學(xué)研究的觀點(diǎn)來看，利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算都是很重要的。通過計(jì)算，可以知道某個(gè)化學(xué)反應(yīng)完成時(shí)需要吸收或放出多少熱量，以便更好地控制反應(yīng)條件，充分利用能源。對于可燃物的燃燒反應(yīng)來講，由于它們都是放熱反應(yīng)，因此可以通過對燃燒熱的計(jì)算，來了解燃燒反應(yīng)為我們所提供的熱量。過渡下面，我們通過例題來鞏固燃燒熱的概念并

7、了解它的一些應(yīng)用。板書二、燃燒熱的計(jì)算及應(yīng)用投影例題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？2.葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6（s）6O2（g）=6CO2（g）6H2O（l）；H=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。學(xué)生解答，教師巡視投影展示正確答案及解題步驟1.解析：根據(jù)題意，在101 kPa時(shí)，1

8、mol CH4完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（l）；H=890.3 kJ/mol即CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol。1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量為：n(CH4)= =44.6 mol1 mol CH4 完全燃燒放出890.3 kJ的熱量，44.6 mol CH4 完全燃燒放出的熱量為：44.6 mol×890.3 kJ/mol=3.97×104 kJ答案：CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97×104 kJ。2.解析：根據(jù)題意，葡萄糖

9、的燃燒熱為2 800 kJ/mol。100 g葡萄糖的物質(zhì)的量為：n(C6H12O6)=0.556 mol1 mol C6H12O6完全燃燒放出2 800 kJ的熱量，0.556 mol C6H12O6完全燃燒放出的熱量為：0.556 mol×2 800 kJ/mol=1 557 kJ答案：100 g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)產(chǎn)生1 557 kJ的熱量。教師總結(jié)以上例題1主要體現(xiàn)了反應(yīng)熱的概念及其計(jì)算；例題2反映了人體新陳代謝過程中熱量的變化。過渡下面，我們用燃燒熱的知識來對與日常生活密切相關(guān)的管道煤氣進(jìn)行研究。投影已知CO、H2、CH4是管道煤氣中的三種主要成分，它們的燃燒熱分別為：

10、282.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol，它們在管道煤氣中所占的體積分?jǐn)?shù)約為H2：50%、CO：15%、CH4：18%，請從熱值貢獻(xiàn)、燃燒性能和生產(chǎn)成本等方面加以比較。你對管道煤氣的配比有何建議？參考資料：煤加工成煤氣的化學(xué)原理。把煤轉(zhuǎn)化成煤氣的方法很多，主要有：（1）發(fā)生爐煤氣：由熱空氣和灼熱的煤反應(yīng)制得，其可燃成分主要是一氧化碳，同時(shí)含有較多量的氮?dú)?。CO2CO2CO2C2CO發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)容易，價(jià)格低廉，但熱值太低（3.84.6 MJ/m3），且一氧化碳有毒，所以它僅是管道煤氣的次要?dú)庠础＃?）水煤氣：將水蒸氣鼓入灼熱的煤粉，得到的氣體叫水煤氣，其可燃

11、成分是一氧化碳和氫氣。CH2OCOH2由于這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，故必須交替鼓入空氣和水蒸氣，才能維持爐溫。水煤氣的熱值也不高（為1.011.3 MJ/m3），也是管道煤氣的次要?dú)庠础＃?）干餾煤氣（焦?fàn)t氣）：即煤干餾得到的氣體產(chǎn)品，其可燃成分主要是甲烷和氫氣，同時(shí)得到副產(chǎn)品焦炭和煤焦油。干餾煤氣熱值高（約為19.1 MJ/m3），是管道煤氣的主要?dú)庠?。一個(gè)大型的煤氣廠，有多種類型的制氣設(shè)備，一般是將上述數(shù)種氣源氣體摻混，使之達(dá)到一定的熱值和良好的燃燒性質(zhì)，才貯于大型貯氣柜中，送入城市煤氣管道網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生分組討論，各抒己見，各組派代表回答、交流參考答案：（1）熱值貢獻(xiàn)比較：管道煤氣中，氫氣的含量最高，

12、其熱值貢獻(xiàn)是否最大呢？我們要作具體的計(jì)算才能回答這一問題。先根據(jù)三種成分的大體比例確定1個(gè)含量數(shù)值，如H2 50%、CO 15%、CH4 18%，然后作近似計(jì)算。燃燒1 m3管道煤氣，其中H2產(chǎn)生的熱量：×285.5=6.37×103 kJ；CO產(chǎn)生的熱量：×282.5=1.89×103 kJ；CH4產(chǎn)生的熱量：×890.3=7.15×103 kJ。由此可知，CH4的含量雖然只占18%，但熱值的貢獻(xiàn)最大。H2占50%，其熱量貢獻(xiàn)仍低于CH4，CO的熱值貢獻(xiàn)最小。（2）燃燒性能比較：氣體的燃燒性能與該氣體的擴(kuò)散速度有關(guān)，H2、CO和CH

13、4中，H2的相對分子質(zhì)量最小，氣體密度最小，故而有最大的擴(kuò)散速度和最好的燃燒性能。平時(shí)實(shí)驗(yàn)中，可以觀察到H2的火焰很長，而燃燒平穩(wěn)。管道煤氣中較多量的H2保證了良好的燃燒性能。（3）生產(chǎn)成本比較：從生產(chǎn)角度看，發(fā)生爐煤氣的成本最低，干餾煤氣的成本最高，我們可以理解為：CO成本低，CH4的成本高。如果在煤氣中增加CO的含量，固然可以降低煤氣的價(jià)格，但CO有毒且熱值低，故此做法不可取。建議屬開放性答案，只要學(xué)生建議合理，教師均應(yīng)鼓勵(lì)。如：往管道煤氣中直接配入天然氣，以提高其熱值；增加H2的比例，提高其燃燒性能；找出一種更好的催化劑，使煤與水反應(yīng)并盡可能多地轉(zhuǎn)化為CH4和H2；為了防止煤氣中毒，可在

14、煤氣進(jìn)入管道之前，把CO分離出去，以供它用等等。過渡剛才我們所提到的管道煤氣的主要原料是煤，它與石油、天然氣均屬化石燃料，它們也是目前世界上所需能量的主要來源。下面，我們就來探討一下使用化石燃料的利弊問題。板書三、使用化石燃料的利弊講解廣義地講，能夠發(fā)生燃燒反應(yīng)放出熱量的物質(zhì)都可稱為燃料。各種燃料的化學(xué)能在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為熱能，給人類社會提供了巨大的能量，保證了人類社會不斷發(fā)展和進(jìn)步。請大家閱讀以下資料：投影資料目前世界上所需的能量主要來自化石燃料石油、天然氣和煤。化石燃料貯存了太陽的能量，當(dāng)化石燃料完全燃燒生成二氧化碳和水時(shí)，該貯存的能量又以熱的形式被釋放出來?；剂鲜菄窠?jīng)濟(jì)的命脈?；?/p>

15、燃料的生成可追溯到200萬到52000萬年以前，而人類的誕生僅僅50100萬年。石油最初被人類利用始于照明，自1782年瑞士人發(fā)明煤油燈到1853年全球普遍使用，石油所發(fā)揮的功能幾乎全是照明。然而石油對于人類真正的美麗卻在另外兩個(gè)功能中，其中之一就是作為動力能源。石油被人們親切地稱為“工業(yè)的血液”，被譽(yù)為“流體黃金”。除此之外，常用的化石燃料還有煤等，它被稱為“工業(yè)的糧食”。講解煤的主要成分是碳（C），石油的重要裂解產(chǎn)物之一汽油的主要成分是辛烷（C8H18），天然氣的主要成分是甲烷（CH4），它們發(fā)生燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別如下：投影C（s）O2（g）=CO2（g）；H=393.5 kJ/m

16、olC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l);H=5 518 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l);H=890.3 kJ/mol講解由C、C8H18、CH4的燃燒熱可知，它們?nèi)紵龝r(shí)都能放出很大的熱量，因此煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。我國是世界上少數(shù)以煤為主要能源的國家，請大家結(jié)合課本44頁煤的論點(diǎn)，并查閱相關(guān)資料，從資源蘊(yùn)藏、開采和運(yùn)輸、資源綜合利用以及環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行利弊分析，以備下節(jié)課我們進(jìn)行研討。小結(jié)本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了燃燒熱的概念、計(jì)算及應(yīng)用。布置作業(yè)習(xí)題：一、三2、5*列舉出你所知道的新型能源課后思考題請同學(xué)們自己動手，算

17、一算，將1壺水（以4升計(jì)），從25加熱至100，用液化氣和管道煤氣哪一種更合算？（熱量利用率以70%計(jì)）查閱資料：管道煤氣熱值15.6 MJ/m3，每立方米（即1個(gè)字）0.90元；液化氣熱值47.3 MJ/kg，每千克2.60元。水的比熱容為4.18 kJ/(kg·)。答案：燒開一壺水需要熱量Q為：Q=mct=4 kg×4.18 kJ/(kg·)×（10025）=1254 kJ=1.254 MJ需要管道煤氣的體積為：=0.115 m3需要花費(fèi)：0.115 m3×0.90元/m3=0.103元需要液化氣的質(zhì)量為：=0.038 kg需要花費(fèi)：0.038 kg×2.60 元/kg=0.098元結(jié)論：兩者從經(jīng)濟(jì)角度考慮，差別不大。分析：可從煮沸時(shí)間長短、是否有毒、使用是否方便等方面進(jìn)行分析。板書設(shè)計(jì)第四節(jié) 燃燒熱和中和熱一、燃燒熱在101 kPa時(shí)，1 mol物