能源的充分利用201211

1、你知道神六的火箭燃料是什么嗎？例例2、某次發(fā)射火箭，用、某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在（肼）在NO2中燃燒，中燃燒，生成生成N2、液態(tài)、液態(tài)H2O。已知：。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請(qǐng)寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱假如都在相同狀態(tài)下，請(qǐng)寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式?；瘜W(xué)方程式。2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol 例例3、同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小、同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱

2、相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知：。已知：P4(s、白磷白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； = -2983.2 kJ/molH1P(s、紅磷、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)； = -738.5 kJ/molH2試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式 。 P4(s、白磷白磷)=4 P(s、紅

3、磷紅磷)； = -29.2 kJ/molH二：若某一化學(xué)反應(yīng)可分為多步進(jìn)行，則其總反應(yīng)熱二：若某一化學(xué)反應(yīng)可分為多步進(jìn)行，則其總反應(yīng)熱為各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。為各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。即即H= H1+ H2+ H3+一一： 若某化學(xué)反應(yīng)從始態(tài)（若某化學(xué)反應(yīng)從始態(tài)（S）到終態(tài)（）到終態(tài)（L）其反應(yīng)熱為）其反應(yīng)熱為H，而從終態(tài)（，而從終態(tài)（L）到始態(tài)（）到始態(tài)（S）的反應(yīng)熱為）的反應(yīng)熱為H ，這，這兩者和為。兩者和為。即即H H = 三：若多步化學(xué)反應(yīng)相加可得到新的化學(xué)反應(yīng)，則新反三：若多步化學(xué)反應(yīng)相加可得到新的化學(xué)反應(yīng)，則新反應(yīng)的反應(yīng)熱即為上述多步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。應(yīng)的反應(yīng)熱即為上述多步反應(yīng)的反應(yīng)

4、熱之和。小結(jié)：小結(jié)：第一單元第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)能源的充分利用能源的充分利用2011年年11月月在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為：式為：2H2H2(q)2(q)+ O+ O2(q)2(q) = 2H = 2H2 2O O( l )( l )HH =- 571.6 kJ/mol- 571.6 kJ/molC C3 3H H8(q8(q+5O+5O2(2(= 3CO= 3CO2(q2(q+4H+4H2 2O O(l)(l)H =- 2220 kJ/mol2220 kJ/mol5mol 5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放

5、熱氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ 3847kJ 則氫氣和丙烷的體積比為則氫氣和丙烷的體積比為 ( )( )(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1B 解解 ：設(shè)：設(shè)H H2 2、C C3 3H H8 8的物質(zhì)的量分別為的物質(zhì)的量分別為x x，y y x + y = 5(571.6/2)(x) + 2220y = 3847V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1 x = 3.75 moly = 1.25 mol5mol 5mol 混合氣中，混合氣中

6、，C C3 3H H8 8 物質(zhì)的量必小于物質(zhì)的量必小于2mol2mol，H H2 2 的物質(zhì)的量必大于的物質(zhì)的量必大于3mol3mol。 2mol C 2mol C3 3H H8 8 燃燒放熱燃燒放熱 4440 kJ,4440 kJ, 超過總放熱量超過總放熱量 3847 kJ3847 kJn (Hn (H2 2) : n (C) : n (C3 3H H8 8) ) 必大于必大于 3 : 23 : 2定義：在定義：在101kPa時(shí)，時(shí)，l mol物質(zhì)物質(zhì)完全燃燒完全燃燒的反應(yīng)熱的反應(yīng)熱.衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量定義：在定義：在101kPa時(shí)，時(shí)，l g

7、物質(zhì)物質(zhì)完全燃燒完全燃燒的所放出的所放出的熱量的熱量.一、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱一、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱1、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與熱值的定義、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與熱值的定義關(guān)于燃燒熱的理解：關(guān)于燃燒熱的理解：研究條件：研究條件： 25 ,101 kPa反應(yīng)程度：完全燃燒反應(yīng)程度：完全燃燒燃燒物的物質(zhì)的量：燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究內(nèi)容：放出的熱量。（研究內(nèi)容：放出的熱量。（H0，單位，單位kJ/mol）在未有特別說明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指在未有特別說明的情況下，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)定物元素完全轉(zhuǎn)變成

8、對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物如：如：CCO2(g)；HH2O(l)；SSO2(g)；ClHCl(g)；NN2(g)【思考】燃燒放出的熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱有什么不同？【思考】燃燒放出的熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱有什么不同？答：答： 燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關(guān)，燃燒的物燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關(guān)，燃燒的物質(zhì)越多，放出的熱量就越多，而標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱規(guī)定是質(zhì)越多，放出的熱量就越多，而標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱規(guī)定是1 mol的可燃物；的可燃物； 研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，而研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，而研究標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。研究標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出

9、的熱量可能所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出的熱量可能不同，但標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是一定的。不同，但標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是一定的。H2(g) O2(g)= H2O(l)；H= 285.8kJ/mol 21 由于計(jì)算燃燒熱時(shí)，由于計(jì)算燃燒熱時(shí)，可燃物質(zhì)是以可燃物質(zhì)是以1 mol 1 mol 作為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算的，所以熱化學(xué)方程式的化作為標(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)學(xué)計(jì)量系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。2、研究物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的意義、研究物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的意義 了解化學(xué)反應(yīng)完成時(shí)產(chǎn)生熱量的多少，了解化學(xué)反應(yīng)完成時(shí)產(chǎn)生熱量的多少，以便更好地控制反應(yīng)條件，充分利用能以便更好地控制反應(yīng)條件，充分利用能源。源。例題例題

10、1.在在101 kPa時(shí)，時(shí)，1 mol CH4 完全燃燒生成完全燃燒生成CO2和液態(tài)和液態(tài)H2O，放出，放出890.3 kJ的熱量，試寫出的熱量，試寫出CH4燃燒的熱化學(xué)方程式。燃燒的熱化學(xué)方程式。1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？ 解析：解析：根據(jù)題意，在根據(jù)題意，在101 kPa時(shí)，時(shí)，1 mol CH4完全燃燒的熱化學(xué)方完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：程式為：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H=890.3 kJ/mol即即CH4的燃燒熱為的燃燒熱為890.3 kJ/mol。1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物

11、質(zhì)的量為：（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量為：n(CH4)=1000L22.4Lmol-1=44.6 mol1 mol CH4 完全燃燒放出完全燃燒放出890.3 kJ的熱量，的熱量，44.6 mol CH4 完全燃燒放出的熱量為：完全燃燒放出的熱量為： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ答案：答案：CH4的燃燒熱為的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97104 kJ。概念辨析：概念辨析：1.下列各組物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱相等的是下列各組物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱相等的是：（：（ ）A.碳和一氧化碳碳和

12、一氧化碳 B.1mol碳和碳和2mol碳碳C.1mol乙炔和乙炔和2mol碳碳 D.淀粉和纖維素淀粉和纖維素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)； = -285.8 kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)； = -241.8 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； = -483.6 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； = -571.6 kJ/molH2.已知熱化學(xué)方程式：已知熱化學(xué)方程式：則氫氣的則氫氣的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為：燃燒熱為：-285.8 kJ/mol-297 kJmol-1S (s)O2(g)SO2 (g) H297kJ

13、mol-13：10g硫磺在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)硫磺在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)SO2，放，放出的熱量能使出的熱量能使500gH2O溫度由溫度由18升至升至62.4，則硫磺的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為則硫磺的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為 ，熱化，熱化學(xué)方程式為學(xué)方程式為 。（已知每克水溫度每升高（已知每克水溫度每升高1 所需熱量為所需熱量為4.18J）小結(jié)：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系小結(jié)：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系1mol反應(yīng)物完全燃反應(yīng)物完全燃燒時(shí)放出的熱量；燒時(shí)放出的熱量；不同反應(yīng)物，不同反應(yīng)物，標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱不同。燃燒熱不同。生成生成1mol水時(shí)放出水時(shí)放出的熱量；強(qiáng)酸與強(qiáng)的熱量；強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和熱都約為堿的中和

14、熱都約為-57.3kJ/mol 。標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱中和熱中和熱相同點(diǎn)相同點(diǎn)不同點(diǎn)不同點(diǎn)能量變化能量變化H標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)含義含義放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)H0；單位：；單位：kJ/mol 1mol可燃物可燃物生成生成1mol水水將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是通過化學(xué)方法將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是通過化學(xué)方法將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一。料的方法之一。C+H2O=CO+H2已知：已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5KJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H2=-241.8KJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H3=-283.0KJ/mol甲同學(xué)認(rèn)為：甲

15、同學(xué)認(rèn)為：“煤燃燒時(shí)加少量的水，可以使煤炭燃煤燃燒時(shí)加少量的水，可以使煤炭燃燒放出更多的熱量。燒放出更多的熱量?！币彝瑢W(xué)認(rèn)為：乙同學(xué)認(rèn)為：“將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣，而將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣與直接燃燒煤放出的熱量一樣，而將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣會(huì)增加消耗，因此，將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣得不償失。會(huì)增加消耗，因此，將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣得不償失?！蹦阏J(rèn)為他們說得有道理嗎？你認(rèn)為他們說得有道理嗎？二、能源利用與節(jié)能措施 能源能源就是能提供能量的自然資源，包括化石燃料（煤、就是能提供能量的自然資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草

16、等。石油、天然氣）、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個(gè)國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個(gè)國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。展和科學(xué)技術(shù)水平。 煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。 但它們的蘊(yùn)藏有限，且不可再生。但它們的蘊(yùn)藏有限，且不可再生。解決的辦法解決的辦法 ：開源節(jié)：開源節(jié)流。即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。流。即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。 節(jié)約能源的重要措施：節(jié)約能源的重要措施：科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒充分燃燒，提高能，

17、提高能源的利用率。源的利用率。資料卡資料卡通過降低反應(yīng)溫度的節(jié)能措施通過降低反應(yīng)溫度的節(jié)能措施P11閱讀材料閱讀材料思考下列問題思考下列問題：1、世界上最重要的化石燃料有哪些？有何優(yōu)點(diǎn)？世界上最重要的化石燃料有哪些？有何優(yōu)點(diǎn)？2、廣義講，哪些物質(zhì)可稱為燃料？廣義講，哪些物質(zhì)可稱為燃料？3、從資源蘊(yùn)藏、開采、運(yùn)輸、資源綜合利用以及環(huán)從資源蘊(yùn)藏、開采、運(yùn)輸、資源綜合利用以及環(huán)境保護(hù)等方面探討境保護(hù)等方面探討煤作燃料的利弊。煤作燃料的利弊。4、我國能源利用現(xiàn)狀？如何調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的我國能源利用現(xiàn)狀？如何調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方向？方向？5、新能源的特點(diǎn)？哪些是認(rèn)為最有希望的新能源？、新能源的特點(diǎn)？

18、哪些是認(rèn)為最有希望的新能源？1、世界上最重要的化石燃料：、世界上最重要的化石燃料： 煤煤（主要成分（主要成分C）、）、石油石油（主要為烴的混合物，其中（主要為烴的混合物，其中重要產(chǎn)物汽油的主要成分為辛烷重要產(chǎn)物汽油的主要成分為辛烷C8H18）、）、天然氣天然氣（主要（主要成分甲烷）。成分甲烷）。 優(yōu)點(diǎn)：燃燒熱都很高。優(yōu)點(diǎn)：燃燒熱都很高。2、廣義講，能夠發(fā)生燃燒，反應(yīng)放出熱量的物質(zhì)都可、廣義講，能夠發(fā)生燃燒，反應(yīng)放出熱量的物質(zhì)都可稱為燃料。稱為燃料。3、煤作燃料的利弊、煤作燃料的利弊 從化學(xué)的角度，煤的燃燒熱雖高，但燃燒反應(yīng)速率從化學(xué)的角度，煤的燃燒熱雖高，但燃燒反應(yīng)速率慢，熱量利用率低；且煤是

19、重要的化工原料，把煤作燃慢，熱量利用率低；且煤是重要的化工原料，把煤作燃料燒掉不僅會(huì)產(chǎn)生料燒掉不僅會(huì)產(chǎn)生SO2等有害氣體和煙塵，而且浪費(fèi)資等有害氣體和煙塵，而且浪費(fèi)資源。源。 從資源、環(huán)境的角度，煤是我國儲(chǔ)量最多的能源資從資源、環(huán)境的角度，煤是我國儲(chǔ)量最多的能源資源，應(yīng)充分利用。但煤的形成需經(jīng)數(shù)億年的時(shí)間，屬源，應(yīng)充分利用。但煤的形成需經(jīng)數(shù)億年的時(shí)間，屬于不可再生能源，且大量開采雖成本較低，但存在造于不可再生能源，且大量開采雖成本較低，但存在造成地面塌陷及瓦斯爆炸等隱患。煤的直接燃燒是一種成地面塌陷及瓦斯爆炸等隱患。煤的直接燃燒是一種低效的利用，且對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染。低效的利用，且對(duì)環(huán)境會(huì)造成污

20、染。 從綜合經(jīng)濟(jì)效益角度，通過清潔煤技術(shù)，如煤的液從綜合經(jīng)濟(jì)效益角度，通過清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化，及實(shí)行煙氣凈化脫硫等，減少燃燒煤的對(duì)化和氣化，及實(shí)行煙氣凈化脫硫等，減少燃燒煤的對(duì)環(huán)境的污染，提高煤燃燒的熱利用率。環(huán)境的污染，提高煤燃燒的熱利用率。4、我國是少數(shù)以煤為主要能源的國家，且煤燃燒的熱、我國是少數(shù)以煤為主要能源的國家，且煤燃燒的熱利用率較低。利用率較低。 我國我國調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方向：一方面，要提高調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方向：一方面，要提高煤燃燒的熱利用率；另一方面，降低煤在能源結(jié)構(gòu)中的煤燃燒的熱利用率；另一方面，降低煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率，節(jié)約油氣資源，加快開發(fā)水電、核電和新能源，比率，節(jié)約油氣資源，加快開發(fā)水電、核電和新能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。5、新能源的特點(diǎn)：新能源的特點(diǎn)： 資源豐富，可再生，對(duì)環(huán)境無污染或很少污染。資源豐富，可再生，對(duì)環(huán)境無污染或很少污染。最有希望的新能源：最有希望的新能源：太陽能、燃料電池、風(fēng)能和氫能太陽能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。等。 H2(g)=2H(g) H+Q11/2O2(g)=O(g) H+Q22H(g)+O(g)=H2O(g) H-Q3H2O(g)=H2O(l) H-Q4H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H-Q5試指出試指出Q5與與Q1、Q2、