1、第3课时 能源的充分利用必备知识自主学习一、标准燃烧热 1含义：25、101 kPa时，_物质完全燃烧时所放出的热量。2标准燃烧热的单位_。3意义：甲烷的标准燃烧热 H890.3 kJmol1，表示在25、101 kPa时，1 mol甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出的热量为890.3 kJ，表示标准燃烧热的热化学方程式：_ H890.3 kJmol1。1mol kJmol1 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)【自主探索】判断正误(正确的打“”，错误的打“”)标准燃烧热随化学计量数和条件的改变而改变()提示：。标准燃烧热是定值，不会随条件的变化而变化。1 mol可燃物
2、质完全燃烧所放出的热量就是标准燃烧热()提示：。在25、1.01105 Pa时，1 mol纯物质燃烧生成稳定的物质时所放出的热量称为标准燃烧热。二、能源的开发和利用 1定义：能提供_的资源，它包括_、阳光、流水、风力、潮汐 以及柴草等。2化石燃料：包括_、_、_。特点：(1)蕴藏量有限，不能_；(2)利用率低；(3)将会枯竭。能量 化石燃料 煤 石油 天然气 再生 3解决能源危机的方法：(1)开源节流，提高能源的利用率。调节和优化能源结构，降低燃煤在能源 结构中的比例，节约油气资源，加大科技投入。(2)开发新能源。现正探索的新能源有_、氢能、_、地热能、海洋 能和生物质能等。这些新能源的特点是
3、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。太阳能 风能 (教材二次开发)教材中，将煤转化为水煤气是能源清洁化的重要途径。将等量的煤直接燃烧和转化为水煤气后再燃烧，能量是否相等？提示：煤的燃烧经过下列过程：根据盖斯定律得 H1H2H3H4，转化过程中能量相等。说明等量的煤直接燃烧或者转化为水煤气后再燃烧，生成的能量相等。关键能力合作学习知识点一 标准燃烧热1定义：在 101 kPa 下，1 mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。2标准燃烧热的三要素标准燃烧热条件：101 kPa标准：可燃物用量是1 mol结果可燃物：完全燃烧生成物：稳定的物质C元素CO2 gH元
4、素H2O lS元素SO2 gN元素N2理解标准燃烧热要注意以下几点：反应条件：25、101 kPa可燃物的用量：1 mol 纯物质反应程度及产物：完全燃烧生成指定产物。完全燃烧时，不同元素对应的产物：CCO2(g)、SSO2(g)、HH2O(l)、NN2(g)。CCO 不是完全燃烧；SO3不是S 的燃烧产物；若生成物中含有 H2O，则必须为液态水，因为气态水在常温下状态不稳定。3表示标准燃烧热的热化学方程式的书写由于标准燃烧热是以 1 mol 纯物质完全燃烧放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，可燃物的化学计量数为 1，以此来配平热化学方程式，其余物质的化学计量数常出现分数。如表示乙炔
5、标准燃烧热的热化学方程式为 C2H2(g)52 O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 299.6 kJmol1，即 C2H2 的标准燃烧热为1 299.6 kJmol1。(情境应用)冬天常用煤炉燃煤取暖，夜里由于煤炉进气不足常导致煤气中毒事件发生。(1)等量的煤不充分燃烧放出的热量和完全燃烧相比有何变化？提示：等量的煤不完全燃烧放出的热量小于完全燃烧放出的热量。根据盖斯定律可知：HH1H2。(2)煤不完全燃烧放出的热量是不是标准燃烧热？提示：煤不完全燃烧放出的热量不是标准燃烧热。【典例】下列关于标准燃烧热的描述中正确的是()A已知 a g 乙烯气体充分燃烧时生成 1 mol CO2和液态
6、水，放出 b kJ 的热量，则表示乙烯标准燃烧热的热化学方程式为 2C2H4(g)6O2(g)=4CO2(g)4H2O(l)H4b kJmol1B将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是 CH3OH(g)12 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12 C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1【
7、解题指南】判断表示标准燃烧热的热化学方程式是否正确，要从以下几个方面：(1)可燃物是否为 1 mol；(2)可燃物是否完全燃烧，生成的产物是否稳定存在。【解析】选 D。乙烯的标准燃烧热为 1 mol 乙烯充分燃烧放出的热量，A 错误；甲醇的标准燃烧热是 1 mol 甲醇充分燃烧放出的热量，而甲醇充分燃烧的产物不是氢气，是液态水，B 错误；氢气的标准燃烧热是 1 mol 氢气与氧气充分燃烧放出的热量，而方程式 2H2O(g)=2H2(g)O2(g)中水是气态，C 错误；D 正确。【母题追问】(1)第二个选项若 1 mol 甲醇完全燃烧生成 CO2 和 H2O(g)，是不是表示标准燃烧热的热化学方
8、程式？提示：不是，因为气态水在常温下不是稳定状态，只有 1 mol 甲醇完全燃烧生成CO2和液态水，放出的热量才是标准燃烧热。(2)第三个选项中根据 H2 的标准燃烧热数值，正确的热化学方程式如何写？提示：H2的标准燃烧热是生成液态水，故 1 mol H2O(l)分解为 H2(g)和 O2(g)，吸热的热量和标准燃烧热数值相同，但在热化学方程式中焓变的符号相反。【规律方法】标准燃烧热和中和热的热化学方程式的书写(1)书写表示标准燃烧热的热化学方程式时，以燃烧 1 mol 可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数。同时可燃物要完全燃烧且生成的物质状态稳定。例如：H2(g)12 O2(g)=H2O(
9、l)H285.8 kJmol1(2)书写表示中和热的热化学方程式时，以中和反应生成 1 mol H2O(l)为标准配平其余物质的化学计量数。例如：12 H2SO4(aq)NaOH(aq)=12 Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1。下列燃烧反应的反应热是标准燃烧热的是()AH2(g)12 O2(g)=H2O(g)H1B2C(s)O2(g)=2CO(g)H2CS(s)O2(g)=SO2(g)H3DH2S(g)12 O2(g)=S(s)H2O(l)H4【解析】选 C。标准燃烧热是 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的物质所放出的热量。生成物气态水不是稳定的状态，应是液态水，A
10、不符合题意；生成物一氧化碳不是稳定状态，应生成二氧化碳，B 不符合题意；符合标准燃烧热的定义，C符合题意；生成物硫不是稳定的物质，应生成二氧化硫，D 不符合题意。知识点二 能源的开发和利用1能源的分类分类依据 分类 定义 举例 一次能源 从自然界中直接获取的自然能源 煤、石油、天然气、太阳能、风能、地热能、潮汐能 转换 过程 二次能源 一次能源经加工转换后获得的能源 电能、氢能、沼气、各种石油制品、煤的加工产品等 分类依据 分类 定义 举例 常规能源 在一定历史时期和科学技术水平下,已被人们广泛利用的能源 煤、石油、天然气、水能等 使用 历史 新型能源 一是指在新技术基础上开发利用的能源;二是
11、指在新的运作方式下利用的能源 太阳能、风能、核能、海洋能、地热能、氢能、生物质能等 分类依据 分类 定义 举例 可再 生能源 可持续利用的一次能源 太阳能、风能、氢能、生物质能等 能源 性质 不可再 生能源 经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源 煤、石油、天然气、核能等 2燃料的选择(1)生活中选择何种物质作为燃料，考虑热值大小；(2)考虑燃料的稳定性、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等多方面的因素。(思维升华)燃煤清洁化，有哪些途径？提示：将燃煤清洁化，主要是煤的气化和液化。煤的气化：CH2O=高温COH2，煤在高温下和水蒸气反应生成 CO 和 H2，得到可燃性气体水煤气。煤的液
12、化：煤的液化分为直接液化和间接液化。i直接液化：煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。ii.间接液化：以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。【典例】下列说法中不正确的是()A化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B化石燃料在燃烧过程中会产生污染环境的 CO、SO2等有害气体C直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好D固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更高【解题指南】解答本题时，要理解以下问题：(1)理解燃料燃烧的条件：物质具有可燃性、可燃物与氧气接触、温度达到可燃物的着火点；具备这三个条件，燃料可以燃烧，但
13、要燃烧充分还要与氧气充分接触。(2)了解煤清洁化：气化和液化。通过化学反应将煤变成水煤气或者变成甲醇等液态燃料，可减少污染，提高燃料的利用率。【解析】选 A。燃料的燃烧需要一定的条件，例如需要达到着火点等，因此化石燃料在任何条件下不一定都能燃烧，故 A 不正确；化石燃料不经处理直接燃烧可产生污染物 CO、SO2等有害气体，故 B 正确；化石燃料(煤)经深加工后变为气体燃料，不仅减少 SO2对大气的污染，而且能提高燃烧效率，故 C 正确；固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更高，故 D 正确。【规律方法】(1)熟悉可燃物燃烧的必备条件要有可燃物：如木材、天然气、石油等；要有助燃物质：如氧气、氯酸钾等
14、氧化剂；要有一定温度，即能引起可燃物质燃烧的热能(点火源)。可燃物、氧化剂和点火源，称为燃烧三要素，当这三个要素同时具备并相互作用时就会产生燃烧。(2)了解煤的气化和液化煤的气化：CH2O=高温 COH2煤的液化：将煤通过直接或间接的方法，变成烃和烃的衍生物等可燃性物质。如间接液化过程中，利用水煤气合成甲醇：CO2H2=催化剂 CH3OH。【母题追问】(1)化石燃料包括哪些物质？煤燃烧时产生物质有什么危害？提示：化石燃料包括煤、石油和天然气。煤中有含硫物质，在燃烧时会产生 SO2和 CO2，SO2 会导致酸雨，CO2 会导致温室效应。煤不完全燃烧产生 CO 会造成CO 中毒等。(2)煤进行深加
15、工，清洁化的过程是物理变化，还是化学变化？提示：将煤通过反应：CH2O=高温 COH2进行气化，属于化学变化；煤进行液化过程中也是通过化学反应生成烃或烃的衍生物，均属于化学变化；将煤进行干馏使其分解，也属于化学变化。下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中，错误的是()A化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能B太阳能不能直接转化为电能C物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能等为人类所用D绿色植物发生光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来【解析】选 B。化石燃料是由死去的有机物和植物在地下分解形成的，所以蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能，A 正确；太阳能
16、通过光伏发电可以转化为电能，B 错误；物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能等为人类所用，C 正确；绿色植物发生光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来，D 正确。三言两语话重点燃烧热中三要素，1 mol 物质要固定；完全燃烧产物稳，物质状态要分清。燃料热值有大小，选择首先要考虑；燃料来源要丰富，环境友好最关键。课堂检测素养达标1下列关于标准燃烧热的说法中正确的是()A在 25、101 kPa 时，1 mol 碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热B1 mol 硫燃烧生成气态三氧化硫时所放出的热量为硫的标准燃烧热C在 25、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的物质时所
17、放出的热量，叫作该物质的标准燃烧热D标准燃烧热随着化学方程式中各物质的化学计量数的改变而改变【解析】选 C。标准燃烧热必须是可燃物完全燃烧，生成稳定的物质所放出的热量，A 未指明生成物是否稳定，故 A 错误；1 mol 硫燃烧应该生成气态二氧化硫，而不是三氧化硫，且未指明燃烧的条件，应为 25 、101 kPa，故 B 错误；在25、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量，叫作该物质的标准燃烧热，故 C 正确；在表示标准燃烧热的化学方程式中，可燃物的化学式前的化学计量数必须是 1，此情况下的反应热才是标准燃烧热，标准燃烧热不随着化学方程式中各物质的化学计量数
18、的改变而改变，故 D 错误。2下列分别是利用不同能源发电的实例，其中不属于新能源开发利用的是()【解析】选 C。风能是清洁无污染的环保新能源，A 不符合题意；太阳能是清洁无污染的新能源，B 不符合题意；火力发电需要煤作燃料，煤是不可再生能源，也不是环保新能源，C 符合题意；潮汐能发电是新开发利用的环保新能源，D 不符合题意。3根据 Ca(OH)2/CaO 体系的能量循环图，下列说法正确的是()A.H50B H1H20C H3H4H5D H1H2H3H4H50【解析】选 D。A.气态水能量高，液态水能量低，气态水转化为液态水放出热量，则 H50，故 A 错误；B.由图可知，Ca(OH)2(s)=
19、CaO(s)H2O(g)H1、CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H2，不能得到 510 时 Ca(OH)2(s)，则H1H20，故 B 错误；C.CaO(s)=CaO(s)H4、H2O(g)=H2O(l)H5，不能得到 510 时 Ca(OH)2(s)，则 H3H4H5，故 C 错误；D.由盖斯定律可知，即 H1H2H4H5H3，可知H1H2H3H4H50，故 D 正确。4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 25、101 kPa 时，1 mol 碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热C由 2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJm
20、ol1，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【解析】选 C。1 mol 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，故 A 错误；1 mol 碳完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量才是碳的标准燃烧热，故B 错误；标准燃烧热是 1 mol 可燃物完全燃烧时放出的热量；已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1，则一氧化碳的标准燃烧热为 283 kJmol1，故 C 正确；乙炔的标准燃烧热为 1 299.6
21、kJmol1，则 C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)反应的 H2 599.2 kJmol1，水应为液态，故 D 错误。【加固训练】下列热化学方程式中，正确的是()A甲烷的标准燃烧热为 890.3 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1B500、30 MPa 下，将 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2 置于密闭容器中充分反应生成 NH3(g)，放热 19.3 kJ，其热化学方程式为 N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H38.6 kJmol1CHCl和 NaOH反应的中和热
22、H57.3 kJmol1，则稀溶液中 H2SO4和 Ca(OH)2反应的中和热 H2(57.3)kJmol1D若 2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2 687.2 kJmol1，则 C2H2(g)的标准燃烧热 H1 343.6 kJmol1【解析】选 D。某物质的标准燃烧热是指在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变，并指定物质中所含有的氮元素氧化为 N2(g)、氢元素氧化为 H2O(l)、碳元素氧化为 CO2(g)，故甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1，
23、故 A 错误；0.5 mol N2(g)和 1.5 mol H2 置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热 19.3 kJ，因该反应为可逆反应，则 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)完全反应生成 NH3(g)，放热大于 38.6 kJ，则热化学方程式中的焓变数值错误，且未注明反应时的温度和压强，故 B 错误；强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应，中和热H57.3 kJmol1，为定值，故 C 错误；根据题目已知热化学方程式可知，2 mol C2H2(g)完全燃烧产生 CO2(g)和 H2O(l)放出 2 687.2 kJ 的热量，结合标准燃烧热的定义得乙炔的标准燃烧热 H1 34
24、3.6 kJmol1，故 D 正确。素养新思维5已知一些烷烃的标准燃烧热如表：化合物 标准燃烧热/kJmol-1 化合物 标准燃烧热/kJmol-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 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_。【解析】(1)由表格中的数据可知，异丁
25、烷的标准燃烧热比正丁烷的标准燃烧热小，则异丁烷的能量低，能量越低越稳定，即热稳定性为正丁烷异丁烷；(2)根据乙烷标准燃烧热的含义：1 mol乙烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时会放出1 560.8 kJ 的热量，所以热化学方程式为 C2H6(g)72 O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 560.8 kJmol1；(3)根据表中数据可知相同物质的量的烷烃，碳原子数越多；燃烧放出的热量越多；(4)由表中正丁烷、异丁烷的标准燃烧热比较可知，互为同分异构体的化合物，支链多的标准燃烧热小，正戊烷和异戊烷互为同分异构体，由于正丁烷的标准燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的标准燃烧热亦应略大于异戊烷，即正戊烷的标准燃烧热大约在 3 540 kJmol1 左右。答案：(1)(2)C2H6(g)72 O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 560.8 kJmol1(3)多(4)正确 正丁烷的标准燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的标准燃烧热亦应略大于异戊烷