燃烧热与能源幻灯片.ppt

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1、燃烧热与能源第1页，共20页，编辑于2022年，星期日1.中和热：中和热：在在稀溶液稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成中，酸和碱发生中和反应生成1molH2O的反应热叫的反应热叫中和热。中和热。2.强酸和强碱强酸和强碱生成生成1molH2O时都放出时都放出57.3kJ的热量，的热量，即即强酸和强碱强酸和强碱发生中和反应的发生中和反应的中和热都是中和热都是57.3kJ/mol。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3kJ/mol注意：注意：中和热是以生成中和热是以生成1molH2O(l)定义的定义的浓酸和浓碱浓酸和浓碱的中和热数值的中和热数值 57.3kJ/mol。（因浓酸和浓碱稀

2、释时放出热量）因浓酸和浓碱稀释时放出热量）强酸和弱碱、强碱和弱酸、强酸和弱碱、强碱和弱酸、弱碱和弱酸的弱碱和弱酸的中和热数值中和热数值 57.3kJ/mol.（因弱碱弱酸部分电离，需吸收热量。）（因弱碱弱酸部分电离，需吸收热量。）重点知识回顾重点知识回顾第2页，共20页，编辑于2022年，星期日概念辨析概念辨析若将若将1L1mol/LNaOH1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为H H1 1、H H2 2 、H H3 3 ；则三者的大小；则三者的大小关系为关系为 。CH CH3 3CO

3、OH HCOOH H2 2SOSO4 4(浓）浓）HNOHNO3 3 放出的热：放出的热：Q1（最少）（最少）Q Q2 2（最多）（最多）Q3 热效应热效应：H H1 1 H H3 3 H H2 2第3页，共20页，编辑于2022年，星期日我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。Q Q=-=-m c m c t t 我们如何得到上述数据呢？我们如何得到上述数据呢？酸、碱溶液质量相加酸、碱溶液质量相加或或溶液溶液密度密度体积体积Q：中

4、和反应放出的热量。：中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。：反应混合液的质量。C：反应混合液的比热容。：反应混合液的比热容。t：反应前后溶液温度的差值。反应前后溶液温度的差值。C=4.18J/(g.)t可用温度计测出反应前后的温度相减得到。可用温度计测出反应前后的温度相减得到。第4页，共20页，编辑于2022年，星期日1：燃：燃烧热烧热：25、101kPa下，下，1mol纯纯物物质质完全燃完全燃烧烧生生成成稳稳定的化合物定的化合物时时所所放出的放出的热热量量。单单位位kJ.mol-1一：燃一：燃烧热烧热及有关计算及有关计算答：答：2525、101kPa101kPa下下，molmol甲烷完全

5、燃烧生成甲烷完全燃烧生成COCO2 2(气气)和和H H2 2O(O(液液)时放出时放出890.31kJ890.31kJ的热量。热化学方程式表示为：的热量。热化学方程式表示为：CHCH4 4（g g）+2O+2O2 2（g g）=CO=CO2 2（g g）+2H+2H2 2O O（l）H=890.31kJ/mol890.31kJ/mol用热化学方程式表示燃烧热的时候可燃物的计量数一定为用热化学方程式表示燃烧热的时候可燃物的计量数一定为“1 1”。【问问】甲烷的燃烧热为甲烷的燃烧热为890.31kJ890.31kJ其意义是什么？其意义是什么？第第2节节燃烧热燃烧热能源能源稳定的氧化物通常稳定的氧

6、化物通常:C-CO2S-SO2H2-H2O(l).第5页，共20页，编辑于2022年，星期日2：中和热和燃烧热的联系和区别：中和热和燃烧热的联系和区别第6页，共20页，编辑于2022年，星期日【探讨探讨1】在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为：在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220kJ/mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和，则氢气和甲烷的体积比为甲烷的体积比为()A.1:3B

7、.3:1C.1:4D.1:1解解1 1：设：设H H2 2、C C3 3H H8 8的物质的量分别为的物质的量分别为x x，y yx+y=5(571.6/2)x+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1x=3.75moly=1.25mol3.有关燃烧热的计算有关燃烧热的计算第7页，共20页，编辑于2022年，星期日5.100 g碳燃烧所得气体中，CO占体积，CO2占（探讨（探讨2）100g碳燃烧所得气体中，碳燃烧所得气体中，CO占占1/3体积，体积，CO22/3占体积，占体积，且且C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H=110.3

8、5kJmol-1,CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=282.57kJmol-1。与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（）A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJC解：损失的热量解：损失的热量=1001213282.57=784.923.有关燃烧热的计算有关燃烧热的计算第8页，共20页，编辑于2022年，星期日(1)一级能源与二级能源一级能源与二级能源：一级能源一级能源-从自然界直接取得的天然能源。从自然界直接取得的天然能源。如原煤、如原煤、原油、流过水坝的水等；原油、流过水坝的水等；二级能源二级能源-一次能源

9、经过加工转换后获得的能源一次能源经过加工转换后获得的能源.如各种石油制品、煤气、蒸汽、电力、氢能、沼气等。如各种石油制品、煤气、蒸汽、电力、氢能、沼气等。二、能源的分类：二、能源的分类：(2)常规能源与新能源。常规能源与新能源。常规能源常规能源：已被人们广泛利用的能源：已被人们广泛利用的能源如煤、石油、天然气、水能、生物能等如煤、石油、天然气、水能、生物能等。新能源：新能源：随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术所获得的能源所获得的能源.如核聚变能、风能、太

10、阳能、海洋能等。如核聚变能、风能、太阳能、海洋能等。第9页，共20页，编辑于2022年，星期日(3)可再生能源与非再生能源。可再生能源与非再生能源。可再生能源可再生能源-可连续再生、永远利用的一次能源可连续再生、永远利用的一次能源.如水力、风能等；如水力、风能等；非再生能源非再生能源-经过亿万年形成的、短期内无法恢复的经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源能源.如石油、煤、天然气等。如石油、煤、天然气等。目前我国使用的能源有目前我国使用的能源有90%取自化石燃料，取自化石燃料，化石燃料化石燃料-煤炭、石油和天然气。煤炭、石油和天然气。它们经历了上亿年的时间才得以形成，因此不可再生。它们经历了上

11、亿年的时间才得以形成，因此不可再生。目前我国使用的能源主要是什么？目前我国使用的能源主要是什么？现正探索的新能源有？现正探索的新能源有？新能源新能源太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能等，等，它们资源丰富，没污染或污染小。它们资源丰富，没污染或污染小。讨论：甲醇乙醇作为汽油的替代品的好处？讨论：甲醇乙醇作为汽油的替代品的好处？热值大、污染小、可再生热值大、污染小、可再生.第10页，共20页，编辑于2022年，星期日.目前使用最多的燃料是目前使用最多的燃料是煤、石油、天然气煤、石油、天然气等。等。.它它们们是由是由古代古代动动植物的植物的遗遗体

12、体在地在地层层下，下，经过经过一系列复一系列复杂杂漫漫长长的的变变化而逐化而逐渐渐形成的。形成的。、酸雨、温室效应等、酸雨、温室效应等解决方法：开源节流解决方法：开源节流开发新能源，节约现能源。开发新能源，节约现能源。第11页，共20页，编辑于2022年，星期日H H、H H1 1、H H2 2之间有何关系？之间有何关系？H=H=H H1 1+H H2 2HBACH1H2盖斯定律盖斯定律:不管化学反应是一步完成或分几步完成，不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。其反应热是相同的。化学反应的焓变（化学反应的焓变（H）只与反应体系的只与反应体系的始态和终态始态和终态有关，有关，而与

13、反应的途径无关。而与反应的途径无关。若一个化学反应方程式可由另外几个反应的化学若一个化学反应方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。这几个反应的焓变相加减而得到。第12页，共20页，编辑于2022年，星期日新能源新能源太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能分析它们的优缺点：分析它们的优缺点：-阅读阅读课本课本P9常见的十大能源：常见的十大能源：1、化石能源、化石能源2、太阳能、太阳能3、水能、水能4、风能、风能5、海洋能、海洋能、6、地热能、地

14、热能7、潮汐能、潮汐能8、核能、核能9、生物质能、生物质能10、氢能、氢能生物质能生物质能:是蕴藏在生物质中的能量，是是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物绿色植物通过通过叶绿素叶绿素将将太阳能太阳能转化为化学能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，生物质能是可再生能源，第13页，共20页，编辑于2022年，星期日解解2：1molH2燃烧放热燃烧放热285.8kJ1mol混合气混合气燃烧放热燃烧放热3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3

15、H42220769.41450.6483.6=31第14页，共20页，编辑于2022年，星期日狭义的绿色能源：狭义的绿色能源：是指可再生能源，如水能、生物能、太阳是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。补充，很少产生污染。绿色能源绿色能源(也称清洁能源也称清洁能源)广义的绿色能源：广义的绿色能源：则包括在能源的生产、及其消费过程中，则包括在能源的生产、及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤（将煤通过化学反

16、应转变成煤气或清洁煤（将煤通过化学反应转变成煤气或“煤煤”油，通过高油，通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等。新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等。第15页，共20页，编辑于2022年，星期日讨论讨论1：甲醇乙醇作为汽油的替代品的好处？：甲醇乙醇作为汽油的替代品的好处？热值大、污染小、可再生热值大、污染小、可再生.讨论讨论2：甲烷作为燃料的开发前景？：甲烷作为燃料的开发前景？热值高，压缩性低热值高，压缩性低（不易压缩，压缩耗能大），可用（不易压缩，压缩耗能大），可用发酵法发酵法、热解法等处理生活垃圾、生物质材料获得大量沼气热解法等处理生活垃圾、生物质材料获得大量沼气，再经过优选，

17、再经过优选的方法提纯气体，在大规模时用沸点差异或者的方法提纯气体，在大规模时用沸点差异或者变压吸附（变压吸附（pressureswing）处理，）处理，中小规模用膜分离法纯化气体，以供热能或者动力需求。中小规模用膜分离法纯化气体，以供热能或者动力需求。不过肯定要气体橱柜，上下可以通过铸铁块的增减来控制压力。不过肯定要气体橱柜，上下可以通过铸铁块的增减来控制压力。第16页，共20页，编辑于2022年，星期日15火箭发射时可用肼火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料，以二氧化氮作氧化剂，为燃料，以二氧化氮作氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气。它们相互反应生成氮气和水蒸气。已知：已知：N2(g)+2O

18、2(g)=2NO2(g)H=+67.7kJmolN2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H534kJmol则则N2H4和和NO2反应的热化学方程式为反应的热化学方程式为_。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)H=1135.7KJ/mol2-N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H=+67.7kJmol2N2H4(g)+2O2(g)2N2(g)+4H2O(g)H534kJmol2对比课本对比课本P61(5)(6)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)H=622KJ/molC8H18(g)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)H

19、=5518KJ/mol第17页，共20页，编辑于2022年，星期日【探探讨讨3】化工生化工生产产中用中用烷烃烷烃和水蒸气反和水蒸气反应应得到以得到以CO和和H2为为主的主的混合气体，混合气体，这这种混合气体可用于生种混合气体可用于生产产甲醇或合成氨，甲醇或合成氨，对对甲甲烷烷而言，而言，有如下两个主要反有如下两个主要反应应：CH4（g）+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g)H1=36kJmol-1CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H2=+216kJmol-1由反由反应应推出推出总总反反应热为应热为零的零的总总反反应应方程式方程式，并求，并求进进料气料气中空气中空气(O2

20、的体的体积积分数分数为为21%)与水蒸气的体与水蒸气的体积积比。比。解析解析:从所从所给给的的热热化学方程式可看出：化学方程式可看出：216=366,6+：6CH4+3O2=6CO+12H2+)CH4+H2O=CO+3H27CH4+3O2+H2O=7CO+15H2。所以所以总总反反应应式式为为7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)=7CO(g)+15H2(g)H=0，则。第18页，共20页，编辑于2022年，星期日16.已知下列热化学方程式：已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)H=25kJmol-1(2)3Fe2O3（s）+CO(g)=2

21、Fe3O4(s)+CO2(g)H=47kJmol-1(3)Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)H=+19kJmol-1写出写出FeO(s)被被CO还原成还原成Fe和和CO2的热化学方程式：的热化学方程式：分析：分析：将方程式将方程式(3)2+(2)，得：，得：(4)Fe2O3（s）+CO(g)=2FeO(s)+CO2(g)H=14kJmol-1（1）-（4）得：）得：FeO（s）+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)H=11kJmol-1分析：分析：(1)-(3)2+(2)FeO（s）+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)H=11kJmol-1第19页，共20页，编辑于2

22、022年，星期日（探讨（探讨1）在在101kPa时，完全燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为时，完全燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为QkJ，经测定完全吸收它生成的，经测定完全吸收它生成的CO2(g)需消耗需消耗5molL-1的的KOH(aq)100mL，恰好生成正盐，求丁烷的燃烧热，并写出热化学方程式。，恰好生成正盐，求丁烷的燃烧热，并写出热化学方程式。分析分析：由：由C4H10(g)4CO2 CO2(g)2KOH(aq)，可得可得C4H10(g)8KOH(aq)的关系，的关系，本题中消耗本题中消耗KOH的物质的量为的物质的量为5molL-10.1L=0.5mol。设设1molC4H10(g)完全燃烧放出热量为完全燃烧放出热量为X，则：，则：C4H10(g)8KOH(aq)H 1mol8molX0.5molQkJ解解丁丁烷的燃的燃烧热为16QkJmol-1，C4H10(g)+13/2O2=4CO2(g)+5H2O(1)H=16QkJmol-1=16QkJ解之得解之得X=3.有关燃烧热的计算有关燃烧热的计算第20页，共20页，编辑于2022年，星期日