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文檔簡介
化學反應中的熱效應能源的充分利用標準燃燒熱定義:在101kPa時,lmol物質完全燃燒的反應熱.衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量熱值定義:在101kPa時,lg物質完全燃燒的反應熱.一、標準燃燒熱1、標準燃燒熱與熱值的定義關于燃燒熱的理解:①研究條件:25℃,101kPa②反應程度:完全燃燒③燃燒物的物質的量:1mol④研究內容:放出的熱量。(ΔH<0,單位kJ/mol)⑤在未有特別說明的情況下,外界壓強一般指25℃,101kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化,它是指物質中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物如:C→CO2(g);H→H2O(l);S→SO2(g);Cl→HCl(g);N→N2(g)【思考】燃燒放出的熱量與標準燃燒熱有什么不同?答:①燃燒放出的熱量與物質的多少有關,燃燒的物質越多,放出的熱量就越多,而標準燃燒熱規(guī)定是1mol的可燃物;②研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產物的形態(tài),而研究標準燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。所以,不同量的同一物質完全燃燒,放出的熱量可能不同,但標準燃燒熱是一定的。H2(g)+O2(g)==H2O(l);ΔH=-285.8kJ/mol
由于計算燃燒熱時,可燃物質是以1mol作為標準來計算的,所以熱化學方程式的化學計量系數常出現分數。2、研究物質標準燃燒熱的意義了解化學反應完成時產生熱量的多少,以便更好地控制反應條件,充分利用能源。3、燃燒熱的計算及應用[例題]1.在101kPa時,1molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O,放出890.3kJ的熱量,試寫出CH4燃燒的熱化學方程式。1000LCH4(標準狀況)燃燒后所產生的熱量為多少?
解析:根據題意,在101kPa時,1molCH4完全燃燒的熱化學方程式為:CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ/mol即CH4的燃燒熱為890.3kJ/mol。1000LCH4(標準狀況)的物質的量為:n(CH4)=1000L÷22.4L·mol-1=44.6mol1molCH4完全燃燒放出890.3kJ的熱量,44.6molCH4完全燃燒放出的熱量為:44.6mol×890.3kJ/mol=3.97×104kJ答案:CH4的燃燒熱為890.3kJ/mol,1000LCH4(標準狀況)完全燃燒產生的熱量為3.97×104kJ。概念辨析:1.下列各組物質的標準燃燒熱相等的是:()A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纖維素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.已知熱化學方程式:則氫氣的標準燃燒熱為:________285.8kJ/mol297kJ·mol-1S
(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297kJ·mol-13:10g硫磺在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)SO2,放出的熱量能使500gH2O溫度由18℃升至62.4℃,則硫磺的標準燃燒熱為
,熱化學方程式為
。(已知每克水溫度每升高1℃所需熱量為4.18J)小結:標準燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯系1mol反應物完全燃燒時放出的熱量;不同反應物,標準燃燒熱不同。生成1mol水時放出的熱量;強酸與強堿的中和熱都約為57.3kJ/mol
。標準燃燒熱中和熱相同點不同點能量變化H標準含義放熱反應H<0;單位:kJ/mol1mol可燃物生成1mol水將煤轉化為水煤氣是通過化學方法將煤轉化為潔凈燃料的方法之一。C+H2O=CO+H2已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5KJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H2=-241.8KJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H3=-283.0KJ/mol甲同學認為:“煤燃燒時加少量的水,可以使煤炭燃燒放出更多的熱量?!币彝瑢W認為:“將煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣,而將煤轉化為水煤氣會增加消耗,因此,將煤轉化為水煤氣得不償失?!蹦阏J為他們說得有道理嗎?交流與討論二、能源利用與節(jié)能措施
能源就是能提供能量的自然資源,包括化石燃料(煤、石油、天然氣)、陽光、風力、流水、潮汐以及柴草等。能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個國家或地區(qū)的經濟發(fā)展和科學技術水平。
煤、石油、天然氣是當今世界上重要的化石燃料。但它們的蘊藏有限,且不可再生。解決的辦法:開源節(jié)流。即開發(fā)新能源,節(jié)約現有能源,提高能源的利用率。
節(jié)約能源的重要措施:科學地控制燃燒反應,使燃料充分燃燒,提高能源的利用率。資料卡通過降低反應溫度的節(jié)能措施——P10閱讀材料思考下列問題:1、世界上最重要的化石燃料有哪些?有何優(yōu)點?2、廣義講,哪些物質可稱為燃料?3、從資源蘊藏、開采、運輸、資源綜合利用以及環(huán)境保護等方面探討煤作燃料的利弊。4、我國能源利用現狀?如何調整和優(yōu)化能源結構的方向?5、新能源的特點?哪些是認為最有希望的新能源?1、世界上最重要的化石燃料:
煤(主要成分C)、石油(主要為烴的混合物,其中重要產物汽油的主要成分為辛烷C8H18)、天然氣(主要成分甲烷)。優(yōu)點:燃燒熱都很高。2、廣義講,能夠發(fā)生燃燒,反應放出熱量的物質都可稱為燃料。3、煤作燃料的利弊從化學的角度,煤的燃燒熱雖高,但燃燒反應速率慢,熱量利用率低;且煤是重要的化工原料,把煤作燃料燒掉不僅會產生SO2等有害氣體和煙塵,而且浪費資源。
從資源、環(huán)境的角度,煤是我國儲量最多的能源資源,應充分利用。但煤的形成需經數億年的時間,屬于不可再生能源,且大量開采雖成本較低,但存在造成地面塌陷及瓦斯爆炸等隱患。煤的直接燃燒是一種低效的利用,且對環(huán)境會造成污染。從綜合經濟效益角度,通過清潔煤技術,如煤的液化和氣化,及實行煙氣凈化脫硫等,減少燃燒煤的對環(huán)境的污染,提高煤燃燒的熱利用率。4、我國是少數以煤為主要能源的國家,且煤燃燒的熱利用率較低。我國調整里和優(yōu)轟化能滴源結爪構的層方向待:一芽方面乏,要多提高楊煤燃孝燒的攜熱利婆用率陳;另攤一方挺面,割降低哲煤在化能源妹結構悄中的爪比率努,節(jié)教約油員氣資赴源,殲加快賄開發(fā)聽水電罪、核彼電和希新能引源,觀實現誼可持處續(xù)發(fā)料展。5、新能戚源的評特點矛:資源壯豐富圈,可連再生定,對接環(huán)境踐無污葬染或迫很少付污染昏。最有蜓希望螺的新用能源編:太陽便能、牛燃料領電池各、風忽能和板氫能瓶等。三、扮新能栽源的溫開發(fā)1.燃料眾電池紗,2.氫能里,3.太陽探能,4.風能什,生跌物能杜、核汗能、宣地熱穴能、氣潮汐綱能等H2(g滲)=塞2H鳴(g青)器△乞H=+Q制11/餓2O2(g痛)=O(巷g)賄△儀H=+Q蠟22H寬(g訊)+抓O(秘g)斯=H2O(幼g)沫△H=-Q撫3H2O(計g)似=H2O(嗓l)車△頭H=-Q股4H2(g堤)+1/拒2O2(g毅)=伸H2O(爐l)幻玉△怕H=-Q裁5試指冰出Q5與Q1、Q2、Q3、Q4的關隙系。1、已繁知州下徐列惕反害應真:2、若在慚標準伐狀況瞎下,護將H2和O2組成席的混畢合氣蒜體點久燃爆氏炸后爽再恢見復到趣標況禁,氣專體體州積減弦少了33朱.6坐L,則反虹應放觸出的慕熱量燥是__非__莫__腹__盲__鞋_k攻J。28忙6;△H=-48窮4k娛J/瓜mo維l;△H=-57副2k餃J/閃mo拜l2H就2(探g)面+O腐2(抓g)析=2滲H2殼O(陜l)2H個2(尤g)號+O穗2(屠g)確=2尿H2仰O(料g)3、已拋知熱坡化學偷方程此式現有貫12騾克純振炭不貨完全竿燃燒變,所浙得氣淹體中CO占3/增4體積叼,與指12是克純遙炭完羅全燃女燒相熊比較感,此喪反應臺損失紐奉了多揪少熱狐量?4、發(fā)闖射衛(wèi)積星用哲肼N2H4為燃品料和NO2作氧獅化劑嶼,兩躍者反妻應生根成N2和H2O(臭g)。已知境:①②+香2H2O掉(g錦)那么蛙發(fā)射歲衛(wèi)星足時,草燃燒1m杠ol肼與NO2放出針的熱辟量是kJ。56擱7.死6再見使燃隸料充牧分燃欄燒的措施:(1)通韻入充擋足且訊適量恢的空頂氣;(2)固準體燃已料粉唱碎、盛液體懼燃料觀噴霧竹以增樹大燃里料與吉空氣擺的接追觸面母。按轉夕換狀況礦分類一次奔能源二次課能源水能木、生犁物能然、石誤油、格太陽綱能、風能嚴、地陷熱能扯、海良洋能磨、核陜能電力陰、焦盲碳、于煤氣谷、蒸讀汽、熱水拒、汽宰油、矩煤油潮、沼坡氣標準略燃燒鉤熱定義伶:在10忌1k殖Pa時,l劇mo佛l物質完全硬燃燒的反應身熱.衡量燃料燃燒放出熱量大小的物筒理量攜是?熱值定義煮:在10輔1k于Pa時,l迷g物質完全孩燃燒的反應學熱.四、芽能源螺的充譯分利燙用.2、蝴注意惰:①每燃燒牙的條固件是墾在10蹄1k緣瑞Pa;②劈燕標準現燃燒申熱:燃料權是以1m汗ol作為倚標準,因搬此書藍寫熱戚化學碗方程循式時哥,其掛它物怠質的第化學晨計量嘆數可磁用分距數表調示;③豆物質悔燃燒偽都是縮慧放熱背反應劇,所駁以表死達物節(jié)質燃步燒時被的△H均為率負值到;④燃燒術要完想全:C元夏素轉返化為CO2,而辣不是揭CO警;H元素范轉化渾為H2O(l),鏟而不版是H2O(g),票N咳元素轉化泥為N2。如:H2(g扁)+叼1絕/2殲O2(g彈)潮=拉H2O(痛l)世;泰△H=-28刊5.沃8燈kJ敬/m返ol【思僅考】襲燃燒鞭放出戒的熱嫌量與催標準舉燃燒希熱有最什么膚不同恐?答:辨①溜燃燒紹放出湯的熱議量與擺物質爬的多識少有旱關,霸燃燒僵的物見質越璃多,洋放出嫂的熱佛量就昨越多決,而姑標準醬燃燒扁熱規(guī)繭定是腰1尸mo芝l的瞇可燃剪物;②課研究獄燃燒賊放出腦的熱醫(yī)量并攜未限鬼定燃抄燒產虜物的崖形態(tài)攏,而壞研究浙標準青燃燒疤熱必歐須是淡生成絨穩(wěn)定謎的氧來化物挑。所以特,不腦同量絮的同渡一物爺質完私全燃兩燒,責放出薦的熱哈量可高能不洪同,處但標染準燃蒙燒熱孫是一岔定的森。概念譯辨析府:1.聞下列洗各組株物質恢的標頑準燃紀燒熱誰相等萄的是:(幼)A.鞭碳和冊一氧玩化碳突B.屠1m藍ol敬碳和側2m抹ol森碳C.許1m屠ol億乙炔資和2赤mo吊l碳午D.晃淀粉貓和纖科維素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);=-285.8kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);=-241.8kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);=-483.6kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);=-571.6kJ/molH2.已知熱化學方程式:則氫氣的標準燃燒熱為:________28我5.棄8kJ見/m攔ol由于里傳統(tǒng)蝴能源徒逐漸比枯竭污,因穿此,瞎開發(fā)衛(wèi)新能佳源顯倒得十廊分重恭要。虜氫能醒是一拆種重拳要的滅新能哪源,朗請討滑論下冶列問虛題;1、根郊據第9頁表1—槐3計算H2、CH4及C2H2的熱間值2、討井論H2作為潛能源他有何趕優(yōu)點胡,目糧前在鴿利用擊氫能方面異主要仁存在些什么廈問題蝦?H2、CH4及C2H2的熱午值分月別為14車2.紡9k少J·國g-1、55結.6朗kJ榴·g-1、50抵kJ救·g-1。說明H2作為票能源雖具有曉熱值擋高的起特點士。另鉗外,用H2作為塵能源宿還具米有無板污染纖的特匠點。目前饞在應中用氫本能方幼面最戚重要直的問凳題是H2的制益取。四、害能源首的充蔑分利京用.1、例什么原是能誰源?肢能源畜的作援用?就是海能提供能量的自然想資源,包孩括化印石燃控料(菌煤、午石油皆、天督然氣奏)、隊陽光仗、風手力、減流水餐、潮蹤蝶汐以慮及柴泳草等鳳。能源登的開柱發(fā)和拜利用挨可以鈴用來衡量一個割國家存或地馬區(qū)的經濟眠發(fā)展和科學踩技術錢水平。[議填一議醋]城德市家粉用燃搜料使均用氣纏體燃腥料比體使用泳煤、匙煤球壯等固性體燃優(yōu)料有痛什么嘴好處霉?答案錘:1嗎.首先,因氣體易擴散,故陵氣體技燃料兆與空巾氣混合金充分,容昨易發(fā)港生完業(yè)全燃涌燒,叉
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