教学设计

班级 　高二 科目 　化学 上课时间 执教者 高二备课组 课题 第二节　燃烧热　能源 教学

目标 1.知识与技能：理解燃烧热的概念，并能进行简单计算；了解化学解决能源危机中的重要作用。

2.过程与方法：通过调查与交流、查阅资料并交流，培养学生分析问题和主动探究能力。

情感态度与价值观：知道节约能源、提高能源利用效率的实际意义。 教学

重难点 　

1.正确认识燃烧热的概念，学会利用燃烧热进行相关的计算。

2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。　

　 教学过程 　

　一　燃烧热

1．反应热是化学反应过程中吸收或放出的热量，常用符号ΔH表示。燃烧反应都是放热反应，其反应热为负值。已知4 g硫粉完全燃烧放出37 kJ热量，则该反应的热化学方程式是S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296 kJ·mol－1。

2．1.00 L 1.00 mol·L－1 H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol·L－1 NaOH溶液完全反应，放出114.6 kJ热量，该反应的中和热为57.3_kJ·mol－1，表示其中和热的化学方程式是H2SO4(aq)＋NaOH(aq)= ==Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。

3．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，该反应中ΔH表示的意义是燃烧2_mol_H2生成液态H2O，放出571.6_kJ的热量。若燃烧1 mol氢气生成液态水时的反应热为ΔH1, 生成气态水时的反应热为ΔH2，则ΔH1和ΔH2的大小关系是ΔH1<ΔH2；ΔH1＝－285.8_kJ·mol－1，表示的意义是1_mol_H2完全燃烧生成稳定的液态水，放出285.8_kJ的热量。

4．燃烧热的概念及其计算

(1)燃烧热的概念是25_℃、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。燃烧热的单位是kJ·mol－1。

(2)燃烧热的意义：甲烷的燃烧热为890.31 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.31 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa时，1_mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。

(3)燃烧热的计算：由燃烧热定义可知：101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH＝－。此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。

[归纳总结]

(1)燃烧热和中和热的比较

中和热 燃烧热 相同点 都是放热反应的反应热，ΔH<0，单位都是kJ·mol－1 不同点 反应物不一定为1 mol，但生成物水一定为1 mol(填"一定"或"不一定") 可燃物一定为1 mol，生成物不一定为1 mol(填"一定"或"不一定") (2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。

[活学活用]

1．下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1

B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝2×(＋283.0 kJ·mol－1)

C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

D．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

答案　B

2．在25 ℃、101 kPa时，H2在1.00 mol O2中完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的热量。

(1)H2的燃烧热为__________，表示H2燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)若1 g水蒸气转化为液态水放热2.444 kJ，则4 g氢气完全燃烧生成气态水时，放出的热量为______________。

答案　(1)285.8 kJ·mol－1　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1　(2)483.6 kJ

解析　H2的燃烧热应以燃烧1 mol H2为标准，当H2完全燃烧生成2.00 mol H2O时，需燃烧2.00 mol H2，故H2的燃烧热为＝285.8 kJ·mol－1。H2燃烧生成1 mol气态水时放出的热量为285.8 kJ·mol－1－×18 g·mol－1≈241.8 kJ·mol－1,4 g氢气燃烧放出的热量为

241.8 kJ·mol－1×＝483.6 kJ。

二　能源

1．能源有不同的分类，具体如下：

分类依据 种类 举例 转换过程 一次能源 太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等 二次能源 电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等 使用历史 常规能源 化石燃料 新能源 太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等 性质 可再生

能源 太阳能、风能、氢能、生物质能等 不可再生

能源 化石燃料、核能

2.能源问题日益突出，已成为全世界关注的社会热点。目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机日趋严重。

3．解决能源危机的方法：

(1)开源节流，提高能源的利用率。主要措施有调节和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加大科技投入。

(2)新能源的开发。太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能是最有希望的新能源。这些新能源的特点是资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。

[归纳总结]

(1)凡是能提供某种形式能量的资源，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能源。

(2)目前使用最多的常规能源化石燃料是不可再生能源，且利用效率较低。新能源的开发利用是今后人类生存和社会持续发展的热点问题之一。

[活学活用]

3．能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源(如太阳能、氢能、核能等)的开发。

(1)我国目前最主要的能源品种是________，能源利用中存在的主要问题有____________________________________________。

(2)为减少污染，提高燃料利用率，下列措施可以达到目的的是________(填序号)。

①将城市居民燃煤改为使用气体燃料

②若将原来烧天然气的灶具改烧石油液化气，应增大空气进入量或减少液化气的进入量

③在农村大力发展沼气

(3)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣：

①3FeCl2＋4H2O(g)\s\up7(500 ℃(500 ℃)Fe3O4＋6HCl＋H2；

②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl===6FeCl3＋6H2O＋O2；

③6FeCl3\s\up7(300 ℃(300 ℃)6FeCl2＋3Cl2。

科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是________，该物质作为燃料的优点有________________、__________、____________。

答案　(1)煤　人均能源占有量小，能源利用率低，单位产值能耗高(答案合理即可)　(2)①②③　(3)H2　燃烧热值高　无污染　来源丰富

当堂检测

1．下列说法不正确的是(　　)

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能产生污染环境的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，燃烧效率将提高

答案　A

解析　化石燃料只有在适当的温度和有氧气存在的情况下才能燃烧充分，A项不正确；化石燃料不经过处理直接燃烧可产生污染物CO、SO2等有害气体，B项正确；化石燃料(煤)经深加工后变为气体燃料，不仅减少SO2等对大气的污染，而且能提高燃烧效率，C、D项均正确。

2．氢气是一种很有前途的能源物质。以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是(　　)

A．利用太阳能直接使水分解产生氢气

B．用焦炭和水制取水煤气后分离出氢气

C．用Fe跟HCl反应制取氢气

D．由热电站提供电力，电解水产生氢气

答案　A

解析　用焦炭为原料生成H2，要消耗大量焦炭，只能解决能源利用问题，不能解决能源紧缺问题；热电站需要消耗煤炭，冶炼铁也要消耗煤炭，并且能量在转化过程中都有损失，这都不是最理想的途径；地球上水的储量巨大，太阳能取之不尽，所以A是最理想的制氢途径。

3．下列有关能量转换的说法不正确的是(　　)

A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程

B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能

C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程

D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程

答案　D

解析　C选项中，葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能，C正确；D选项，应该是太阳能转化为化学能，D不正确。

4．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源标准的是(　　)

①天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能

A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧

C．③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧

答案　B

解析　天然气、煤、石油是化石能源，是不可再生的能源，核能具有放射性污染，故正确答案为B。

5．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，能表示甲醇燃烧热的热化学方程式是(　　)

A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝＋725.8 kJ·mol－1

B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－1 452 kJ·mol－1

C．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－725.8 kJ·mol－1

D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝＋1 452 kJ·mol－1

答案　C

解析　1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为22.68 kJ×32≈725.8 kJ，故表示燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.8 kJ·mol－1。

6．已知下列两个热化学方程式：

H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.0 kJ·mol－1

C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2 220.0 kJ·mol－1

(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比为____________。

(2)已知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)1∶1

(2)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－2 044 kJ·mol－1

解析　(1)设H2、C3H8的物质的量分别为n(H2)、n(C3H8)，则

解得：n(H2)＝2.5 mol　n(C3H8)＝2.5 mol

在相同p、T时，＝＝＝1∶1。

(2)由H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1，

则4 mol H2O(l)变为气态水吸热为176 kJ，故C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－

2 044 kJ·mol－1。