人教版高中化学选修4导学案12燃烧热 能源 含答案.docx

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人教版高中化学选修4导学案12燃烧热能源含答案

第二节　燃烧热　能源

　1.理解燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的热化学方程式的书写及相关计算。

　2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。

　3.了解化学在解决能源危机中的重要作用。

　燃烧热

1．概念：

101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

2．单位：

燃烧热属于反应热的一种，单位为kJ/mol。

3．意义：

25℃、101kPa时，甲烷的燃烧热为890.31kJ/mol，热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.31kJ/mol，表示25℃、101kPa时，1mol甲烷完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）时放出890.31kJ的热量。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）任何条件下，1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量即为该物质的燃烧热。

（　　）

（2）燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变。

（　　）

（3）1molH2完全燃烧生成水蒸气放出的热量为H2的燃烧热。

（　　）

（4）12g碳在O2中燃烧产生稳定的CO气体，放出的总热量为碳的燃烧热。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×

2．下列关于燃烧热的说法正确的是（　　）

A．1mol物质燃烧时放出的热量

B．常温下，可燃物燃烧时放出的热量

C．在1.01×105Pa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量

D．与化学方程式中物质化学式前的化学计量数有关

解析：

选C。

依据燃烧热定义，C项正确。

燃烧热与中和热的比较

燃烧热

中和热

相

同

点

能量变化

放热反应

ΔH及其单位

ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1

不

同

点

反应物的量

25℃、1mol

不一定为1mol

生成物的量

不确定

生成水的量为1mol

反应热的含义

25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量

在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol液态水时所放出的热量

对燃烧热的正确认识

（1）不是任何燃烧反应的反应热都称之为燃烧热，燃烧热必须具备一定的条件，即“1mol”“完全燃烧”“生成稳定的氧化物”。

（2）稳定的氧化物是指不能再燃烧的、在常温常压状态下的氧化物。

例如：

C→CO2（g），H2→H2O（l），S→SO2（g）。

　下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的燃烧热的是（　　）

A．CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283.0kJ·mol－1

B．C（s）＋

O2（g）===CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1

C．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝－241.8kJ·mol－1

D．2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）ΔH＝－11036kJ·mol－1

[解析]　燃烧热表示1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的物质的量为1mol，产物为稳定氧化物。

A项，CO的化学计量数为1，产物为稳定氧化物，ΔH代表燃烧热，正确；B、C项可燃物的化学计量数为1，但产物不是稳定氧化物，ΔH不代表燃烧热，错误；D项，C8H18的化学计量数为2，ΔH不代表燃烧热，错误。

[答案]　A

（1）上述例题中C项的ΔH和氢气的燃烧热ΔHa的大小关系是怎样的？

（2）根据上述例题中D项判断辛烷的燃烧热是多少？

答案：

（1）ΔH>ΔHa。

C项氢气燃烧的产物是水蒸气，比等质量的液态水能量高，完全燃烧时放出的热量少，但是ΔH是负值，故ΔH>ΔHa。

（2）辛烷的燃烧热是11036kJ·mol－1÷2＝5518kJ·mol－1。

书写或判断表示燃烧热的热化学方程式要做到“三看”

“一看”可燃物的化学计量数是否为1。

“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为稳定氧化物。

“三看”ΔH是否为“－”及单位是否正确。

　燃烧热的概念

1．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖燃烧热的焓变依次是－393.5kJ/mol、－285.8kJ/mol、－890.31kJ/mol、－2800kJ/mol，则下列热化学方程式正确的是（　　）

A．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－393.5kJ/mol

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－571.6kJ/mol

C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－890.31kJ/mol

D.

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1400kJ/mol

解析：

选D。

根据燃烧热概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2（g）是C的稳定氧化物，生成的H2O应该是液态的。

选项A、B、C均不正确。

　有关燃烧热的判断与计算

2．已知1.2gC（石墨）不完全燃烧生成CO，放出11.1kJ热量，继续燃烧又放出28.3kJ热量，则能表示C（石墨）燃烧热的热化学方程式为（　　）

A．C（石墨，s）＋

O2（g）===CO（g）ΔH＝－11.1kJ·mol－1

B．C（石墨，s）＋

O2（g）===CO（g）ΔH＝－111.1kJ·mol－1

C．C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－394kJ·mol－1

D．C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－28.3kJ·mol－1

解析：

选C。

1.2g石墨的物质的量为0.1mol，其完全燃烧放热11.1kJ＋28.3kJ＝39.4kJ，故石墨的燃烧热为394kJ·mol－1，故选C。

3．氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）燃烧的热化学方程式分别如下：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ/mol

C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）ΔH＝－5518kJ/mol

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890.3kJ/mol

相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是（　　）

A．H2（g）　　　　　　　　B．CO（g）

C．C8H18（l）D．CH4（g）

解析：

选B。

由热化学方程式可知，相同质量的H2、CO、C8H18、CH4放出的热量分别为

H2：

×285.8kJ＝142.9mkJ，

CO：

×283.0kJ≈10.1mkJ，

C8H18：

×5518kJ≈48.4mkJ，

CH4：

×890.3kJ≈55.6mkJ，

其中m为各物质的质量，比较可知选B。

　能　源

1．概念：

能提供能量的资源，其主要包括：

化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、柴草等。

2．化石燃料

（1）包括：

煤、石油、天然气。

（2）缺点

3．新能源

（1）类别：

新能源主要包括太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能。

（2）特点：

资源丰富，可以再生，没有污染或污染很少。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）煤、石油、天然气属于可再生能源。

（　　）

（2）原煤、天然气属于一次能源，电力、氢能属于二次能源。

　（　　）

（3）科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的使用效率，可以节约能源。

（　　）

（4）太阳能属于可再生能源，但不属于新能源。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×

2．下列属于化石燃料的是（　　）

A．氢气　　　　　　　　B．木柴

C．煤D．酒精

答案：

C

3．在相同条件下，燃烧时对大气污染程度最小的燃料是（　　）

A．液化气B．煤油

C．煤球D．木柴

答案：

A

能源的分类

标准

分类

定义

举例

按转

换过

程分

一次

能源

从自然界直接取得的自然资源

煤、原油、天然气等化石能源，水能、生物质能、太阳能等

二次

能源

一次能源经过加工转换后获得的能源

各种石油制品、煤气、蒸汽、电力、氢能、沼气等

按性

质分

可再生能源

可持续再生的能源

风能、水能、生物质能、太阳能、潮汐能等

不可再生能源

经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源

石油、煤、天然气等化石能源，核能

按利

用历

史分

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

新能源

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所获得的能源

地热能、氢能、生物质能、核能、风能、太阳能、海洋能等

按来

源分

来自太阳辐射的能量

太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能

来自地球内部的能量

地热能、水能

来自其他天体的引力能量

潮汐能

（1）煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料，它们为不可再生能源。

（2）①煤直接燃烧时产生的CO、SO2等有毒气体及烟尘，对环境造成严重污染。

②煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用率低。

③可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化以及烟气净化脱硫等，大大减轻燃煤对环境的污染，提高煤的利用率。

　煤的气化是实施节能环保的一项重要措施。

通常在高温下将煤转化为水煤气，再将水煤气作为气体燃料。

有关热化学方程式如下：

①C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）ΔH1＝＋131.3kJ/mol

②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）ΔH2＝－566.0kJ/mol

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH3＝－483.6kJ/mol

下列有关说法正确的是（　　）

A．水煤气只能用作燃料

B．水煤气是一种二次能源，比煤直接燃烧污染小

C．等质量的CO和H2完全燃烧时，前者放热多

D．由反应③可以确定H2的燃烧热为241.8kJ/mol

[解析]　水煤气在工业上还可用作还原性气体，故A项错；水煤气属于二次能源，其燃烧产物为CO2和H2O，比煤直接燃烧污染小，故B正确；通过反应②③可以计算得出，等质量的H2比CO完全燃烧放热多，故C错误；H2燃烧生成的稳定的氧化物应为液态水，故D错误。

[答案]　B

（1）请列举出常见的二次能源。

（2）上述例题反应①、②中的能量是如何转化的？

答案：

（1）电能、沼气、汽油、焦炭、蒸汽、工业余热等。

（2）反应①：

热能转化为化学能；反应②：

化学能转化为热能。

新能源的特点

（1）太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，清洁无污染，不需要开采和运输。

缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。

（2）氢能有三大优点：

①单位质量的燃烧热值高；②资源丰富；③无毒、无污染。

缺点是储存、运输困难。

（3）风能是太阳能的一种转换形式，风能能量巨大。

缺点是不稳定，受地区、季节、气候影响较大。

　能源的分类

1．绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热能、天然气等；二级能源中的电能、氢能等。

下列能源属于绿色能源的是（　　）

①太阳能　②风能　③石油　④煤　⑤潮汐能　⑥木材

A．①②③　　　　　　　　B．③④⑤

C．④⑤⑥D．①②⑤

解析：

选D。

石油、煤、木材等燃烧会造成环境污染。

2．下列叙述中正确的是（　　）

A．沼气是二次能源B．生物质能是二次能源

C．柴油是一次能源D．蒸汽是一次能源

解析：

选A。

根据能源的划分原则，沼气、柴油和蒸汽属于二次能源，生物质能是一次能源，A正确。

　能源的开发与利用

3．下列分别是利用不同能源发电的实例图，其中不属于新能源开发利用的是（　　）

解析：

选C。

火力发电是化石能源的利用，不属于新能源的开发利用。

4．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，从而能够实现如图所示转化，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。

在此构想的物质循环中太阳能最终转化为（　　）

A．热能B．化学能

C．生物质能D．电能

解析：

选A。

题中关键信息是利用太阳能使CO2、H2O、N2重新组合，由图可知组合成可燃物，可燃物燃烧后转化为产物并放出热量，产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环太阳能最终转化为热能。

重难易错提炼

1.书写表示燃烧热的热化学方程式的三要素

（1）可燃物的物质的量为1mol。

（2）完全燃烧生成稳定氧化物。

（3）注意反应的条件和各物质的聚集状态。

2.能源的四种分类方法

（1）常规能源和新能源。

（2）一次能源和二次能源。

（3）可再生能源与不可再生能源。

（4）来自太阳、月球和其他天体的能源。

3.文字描述可燃物的燃烧热时用“正值”，如甲烷的燃烧热为890kJ/mol。

4.太阳能、风能、地热能、核能、氢能、生物质能属于新能源。

课后达标检测

[基础巩固]

1．下列说法不正确的是（　　）

A．化石燃料在任何条件下都可以燃烧

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，燃烧效率得到提高

解析：

选A。

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。

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。

化石燃料（煤）经深加工后变为气体，不仅减少SO2对大气的污染，而且能提高燃烧效率。

A选项的说法是错误的。

2．为了应对能源危机，满足不断增大的能源需求，根本出路是（　　）

A．加速开采地球上的化石能源

B．积极寻找含能源丰富的星球供人类定居

C．依靠科学技术，不断开发新能源

D．尽可能地节约能源

解析：

选C。

尽可能地节约能源对于应对能源危机有一定作用，但不是解决能源危机问题的根本出路。

3．我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点不正确的是（　　）

A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用

B．煤是发热量很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠

C．煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重

D．通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率

解析：

选B。

煤是一种化石燃料，也是重要的化工原料，属于不可再生能源，把煤作燃料简单燃烧掉是一种浪费，而且煤中所含的硫在燃烧时生成的SO2会对环境造成污染，通过洁净煤技术，如煤的气化和液化以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，而且能提高煤燃烧的热利用率。

4．已知：

101kPa时辛烷的燃烧热为5518kJ/mol，强酸与强碱在稀溶液中发生反应时的中和热为57.3kJ/mol，则下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（g）

ΔH＝＋5518kJ/mol

B．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）

ΔH＝－5518kJ/mol

C．H＋＋OH－===H2O　ΔH＝－57.3kJ/mol

D．2NaOH（aq）＋H2SO4（aq）===Na2SO4（l）＋2H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ/mol

解析：

选B。

A、B项，因该反应为放热反应，ΔH应取负值，同时水的聚集状态应为液态，故A错误、B正确；C项中应标注H＋、OH－的状态是稀溶液状态（aq），H2O为液态（l），故C错误；D项中ΔH＝－2×57.3kJ/mol，Na2SO4为稀溶液状态（aq），故D错误。

5．关于能源的利用，下列说法中错误的是（　　）

A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要

B．能源的利用过程，实质上是能量的转化和传递过程

C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气

D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能

解析：

选A。

我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生。

所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路，A项错误。

6．下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是（　　）

A．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－184.6kJ/mol

B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－802.3kJ/mol

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ/mol

D．CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283kJ/mol

解析：

选D。

燃烧热是指1mol燃料充分燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

A中HCl不是氧化物，B中H2O应为液态，C中H2应为1mol。

故只有D正确。

7．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283kJ/mol，CH4的燃烧热为890kJ/mol，由1molCO和3molCH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为（　　）

A．2912kJ　　　　　　　B．2953kJ

C．3236kJD．3867kJ

解析：

选B。

1molCO完全燃烧放出的热量为1mol×283kJ/mol＝283kJ。

3molCH4完全燃烧放出的热量为3mol×890kJ/mol＝2670kJ。

释放的总热量为283kJ＋2670kJ＝2953kJ。

8．已知C、H2、CO的燃烧热的数据如下表所示：

物质

C

H2

CO

ΔH/kJ·mol－1

－393.5

－285.8

－283.0

（1）写出C完全燃烧的热化学方程式：

__________________________________________。

（2）能表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________。

（3）现以H2或CO为燃料来提供热能，从热能的角度考虑，你认为最好选择___（填写序号）。

A．H2　　　B．CO　　　C．均可以

理由是______________________________________________________________。

解析：

（1）～

（2）由C和H2的燃烧热可书写出C完全燃烧和表示H2燃烧热的热化学方程式。

（3）1gH2完全燃烧放出的热量为

＝142.9kJ，

而1gCO完全燃烧放出的热量为

≈10.1kJ。

故最好选择H2。

答案：

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－393.5kJ/mol

（2）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ/mol

（3）A　等质量的H2完全燃烧放出的热量比CO多，且H2的燃烧产物为H2O，对环境无污染

9．已知下列热化学方程式：

①H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋285.8kJ/mol

②H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ/mol

③NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.3kJ/mol

④C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ/mol

⑤C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ/mol

回答下列问题：

（1）上述反应中属于吸热反应的是____（填序号）。

（2）C的燃烧热为____。

（3）燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为____。

解析：

（1）ΔH＞0的反应为吸热反应，故①是吸热反应，其余为放热反应。

（2）C完全燃烧的生成物应该是CO2（g），故其燃烧热为393.5kJ/mol。

（3）根据反应①可知1molH2完全燃烧生成1mol液态水时放出285.8kJ的热量，故10gH2完全燃烧生成液态水时放出的热量为

×285.8kJ/mol＝1429kJ。

答案：

（1）①　

（2）393.5kJ/mol　（3）1429kJ

10．能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题。

回答下列问题：

（1）乌克兰科学家将铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是___________________________________________________。

（2）乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，0.1mol乙醇完全燃烧生成液态水放出136.69kJ的热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________。

解析：

（1）煤油雾化后可使煤油与助燃剂充分接触，提高燃烧效率。

（2）1mol乙醇燃烧时放出的热量为136.69kJ×10＝1366.9kJ。

答案：

（1）使煤油雾化，增大与助燃剂的接触面积，提高燃烧效率

（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1366.9kJ/mol

[能力提升]

11．（2017·广州高二检测）下列说法不正确的是（　　）

A．1mol硫蒸气与2mol硫蒸气完全燃烧时，燃烧热相同

B．已知2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（l）　ΔH＝－3119.6kJ·mol－1，则C2H6的燃烧热为1559.8kJ·mol－1　

C．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若将含1molCH3COOH的醋酸溶液与含1molBa（OH）2的溶液混合，放出的热量小于57.3kJ

D．在25℃、101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝＋571.6kJ·mol－1

解析：

选D。

A项中同种状态的同一物质的燃烧热相同，A正确；B项中由2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（l）　ΔH＝－3119.6kJ·mol－1及燃烧热的定义知，C2H6的燃烧热为

＝1559.8kJ·mol－1，B正确；C项中CH3COOH为弱酸，电离时需吸收热量，故1molCH3COOH与1molBa（OH）2反应时，放出的热量小于57.3kJ，C正确；D项中H2燃烧为放热反应，ΔH<0，D错误。

12．（2017·镇海中学调研）已知煤炭的燃烧热为393.15kJ·mol－1，氢气的燃烧热为242kJ·mol－1，一氧化碳的燃烧热为283kJ·mol－1。

某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水，煤炉中会产生淡蓝色火焰，煤炭燃烧得更旺，因此该同学得出结论：

煤炭燃烧时加少量水，可使煤炭在燃烧时放出更多的热量。

下列有关说法正确的是