专题化学反应与能量变化.ppt

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1、专题化学反应与能量变化 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一单元第一单元 化学反应中的热效应化学反应中的热效应专题1 化学反应与能量变化能源的充分利用能源的充分利用定义：在定义：在101kPa时，时，l mol物质物质完全燃烧完全燃烧的反应热的反应热.衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量定义：在定义：在101kPa时，时，l g物质物质完全燃烧放出完全燃烧放出的热量的热量.一、标准燃烧热一、标准燃烧热1、标准燃烧热与热值

2、的定义、标准燃烧热与热值的定义关于燃烧热的理解：关于燃烧热的理解：研究条件：研究条件： 25 ,101 kPa反应程度：完全燃烧反应程度：完全燃烧燃烧物的物质的量：燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量。（研究内容：放出的热量。（H0，单位，单位kJ/mol）在未有特别说明的情况下，外界压强一般指在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25 ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物元素完全转变成对应的稳定物如：如：CCO2(g)；HH2O(l)；SSO2(g)；ClHCl(g)；NN2(g)【思

3、考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？答：答： 燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物；的可燃物； 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。不同，但标准燃烧热

4、是一定的。H2(g) O2(g)= H2O(l)；H= 285.8kJ/mol 21 由于计算燃烧热时，由于计算燃烧热时，可燃物质是以可燃物质是以1 mol 1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数学计量系数常出现分数。常出现分数。2、研究物质标准燃烧热的意义、研究物质标准燃烧热的意义v了解化学反应完成时产生热量的多少，了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能以便更好地控制反应条件，充分利用能源。源。例题例题1.在在101 kPa时，时，1 mol CH4 完全燃烧完全燃烧生成生成CO2和液态和液态H2O，放

5、出，放出890.3 kJ的热量，的热量，试写出试写出CH4燃烧的热化学方程式。燃烧的热化学方程式。1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？ 解析：解析：根据题意，在根据题意，在101 kPa时，时，1 mol CH4完全燃烧的完全燃烧的热化学方程式为：热化学方程式为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H=890.3 kJ/mol即即CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol。1 000 L CH4（标准状况）的物质的量为：（标准状况）的物质的量为：n(CH4)=1000L22.4Lmol-1=44.6 mol1

6、mol CH4 完全燃烧放出完全燃烧放出890.3 kJ的热量，的热量，44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为：完全燃烧放出的热量为： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ答案：答案：CH4的燃烧热为的燃烧热为890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（标准（标准状况）完全燃烧产生的热量为状况）完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ。概念辨析：概念辨析：1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（：（ ）A.碳和一氧化碳碳和一氧化碳 B.1mol碳和碳和2mol碳碳C.1mol乙炔和乙炔和2mol碳碳 D.淀粉和纤维素淀粉和

7、纤维素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.已知热化学方程式：已知热化学方程式：则氢气的则氢气的标准标准燃烧热为：燃烧热为：285.8 kJ/mol297 kJmol-1S (s)O2(g)SO2 (g) H297kJmol-13：10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放，放出的热量能使出的

8、热量能使500gH2O温度由温度由18升至升至62.4，则硫磺的标准燃烧热为则硫磺的标准燃烧热为 ，热化，热化学方程式为学方程式为 。（已知每克水温度每升高（已知每克水温度每升高1 所需热量为所需热量为4.18J）小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系1mol反应物完全燃反应物完全燃烧时放出的热量；烧时放出的热量；不同反应物，不同反应物，标准标准燃烧热不同。燃烧热不同。生成生成1mol水时放出水时放出的热量；强酸与强的热量；强酸与强碱的中和热数值都碱的中和热数值都约为约为57.3kJ/mol 。标准燃烧热标准燃烧热中和热中和热相同点相同点不同点不同点能量变化能

9、量变化H标准标准含义含义放热反应放热反应H0；单位：；单位：kJ/mol 1mol可燃物可燃物生成生成1mol水水将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。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甲同学认为：甲同学认为：“煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃煤燃烧时加少量的水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。烧放出

10、更多的热量。”乙同学认为：乙同学认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样，而将煤转化为水煤气与直接燃烧煤放出的热量一样，而将煤转化为水煤气会增加消耗，因此，将煤转化为水煤气得不偿失。会增加消耗，因此，将煤转化为水煤气得不偿失。”你认为他们说得有道理吗？你认为他们说得有道理吗？二、能源的充分利用二、能源的充分利用.v1、什么是能源？能源的作用？、什么是能源？能源的作用？v就是能就是能提供提供能量能量的的自然资源自然资源，包括化石燃料，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等

11、。潮汐以及柴草等。v能源的开发和利用可以用来能源的开发和利用可以用来衡量衡量一个国家或一个国家或地区的地区的经济发展经济发展和和科学技术水平科学技术水平。 v2、当今世界上重要的能源是什么？怎样解决、当今世界上重要的能源是什么？怎样解决能源能源枯竭枯竭问题？问题？节节约约能能源的重要措施是什么？什么是新源的重要措施是什么？什么是新能源？能源？v化石燃料：化石燃料：煤、石油、天然气煤、石油、天然气v解决的办法解决的办法 ：开源节流开源节流；即；即开发开发新能源，新能源，节约节约现现有能源，提高能源的有能源，提高能源的利用率利用率。v措施：降低能耗；措施：降低能耗；科学地科学地控制控制燃烧反应，使

12、燃烧反应，使燃料燃料充充分分燃烧燃烧，提高能源的，提高能源的利用率利用率。v新能源：新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能和太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能和生物能。生物能。议一议城市家用燃料使用气体燃料比使用议一议城市家用燃料使用气体燃料比使用煤、煤球等固体燃料有什么好处？煤、煤球等固体燃料有什么好处？答案：答案：1.首先首先，因，因气体气体易易扩散扩散，故气体燃料与空气，故气体燃料与空气混混合充分合充分，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比有较高有较高的能量利用率的能量利用率。其次其次，气体燃料，气体燃料便于便于管道管道运输、使用运输、使用方便方便（易点

13、燃、（易点燃、易熄灭）、易熄灭）、无无渣渣无无尘尘、清洁卫生。、清洁卫生。第三第三，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产生大量二氧化硫、氮氧化物（生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉尘，造成大）、粉尘，造成大气污染，住宅环境、居室空气的污染则更严重。气污染，住宅环境、居室空气的污染则更严重。推广使用天然气（相对于管道煤气和液化气）为什么推广使用天然气（相对于管道煤气和液化气）为什么是城市燃气的发展方向？是城市燃气的发展方向？ 管道煤气是一种管道煤气是一种清洁清洁燃料，然而这是相对于住宅、燃料，然而这是相对于住宅、居室环境而言的，从城市大环境看，并

14、没有改善城市居室环境而言的，从城市大环境看，并没有改善城市大气的污染程度。原因很简单，制造煤气要燃煤，使大气的污染程度。原因很简单，制造煤气要燃煤，使用煤气没有降低城市的煤炭消耗量，原来一家一户煤用煤气没有降低城市的煤炭消耗量，原来一家一户煤球炉的废气仅仅变成由数家煤气厂排放而已。球炉的废气仅仅变成由数家煤气厂排放而已。液化气液化气是是发热量发热量最高最高的优质清洁燃料，但的优质清洁燃料，但液化气液化气使用使用不便不便，且要消耗宝贵的且要消耗宝贵的石油资源石油资源，天然气则是一种既有管道，天然气则是一种既有管道煤气的煤气的方便方便，又有液化气无毒、发，又有液化气无毒、发热量高热量高的优点且的优

15、点且不不易爆易爆的燃料。的燃料。由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能源显得十分由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能源显得十分重要。氢能是一种重要的新能源，请讨论下列问题；重要。氢能是一种重要的新能源，请讨论下列问题；1、根据第、根据第11页表页表13计算计算H2、CH4及及C2H2的热值的热值2、讨论、讨论H2作为能源有何优点，目前在利用氢能作为能源有何优点，目前在利用氢能 方面主要存在什么问题？方面主要存在什么问题？ H2、CH4及及C2H2的热值分别为的热值分别为142.9kJg-1、 55.6kJg-1、50kJg-1。 说明说明H2作为能源具有热值高的特点。另外，作为能源具有热值高的特

16、点。另外， 用用H2作为能源还具有无污染的特点。作为能源还具有无污染的特点。目前在应用氢能方面最重要的问题是目前在应用氢能方面最重要的问题是H2的制取。的制取。 使燃料充分燃烧的使燃料充分燃烧的措施措施：（1）通入充足且适量的空气；）通入充足且适量的空气；（2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。增大燃料与空气的接触面。按按转转换换状状况况分分类类 一次能源一次能源 二次能源二次能源 水能、生物能、石油、太阳能、水能、生物能、石油、太阳能、风能、地热能、海洋能、核能风能、地热能、海洋能、核能 电力、焦碳、煤气、蒸汽、电力、焦碳、煤气、蒸汽、热水、汽油、煤油、沼气热水、汽油、煤油、沼气