1.1.3能源的充分利用 学案（含答案）新苏教版选择性必修一

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1、第三课时 能源的充分利用明课程标准扣核心素养1.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如煤炭的综合利用、新型电池的开发等。2.能进行反应焓变的简单计算。科学态度与社会责任：化学在解决能源危机中做出了重要贡献，主动关心与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用资源的观念。具有“绿色化学”观念，能运用所学知识分析和探讨某些能源在使用过程中对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响。 1概念在101 kPa下，1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热

2、。2单位标准燃烧热属于反应热的一种，单位为 kJmol1。3完全燃烧的含义物质中所含有的氮元素转化为N2(g)，氢元素转化为H2O(l)，碳元素转化为CO2(g)，硫元素转化为SO2(g)。4意义25 时，甲烷的标准燃烧热为H890.3 kJmol1，热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1。表示1_mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。问题探讨1什么是热值？热值较大的气体有哪些？提示：1 g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。对气体而言，热值较大的有H2、CH4、C2H6等。2书写标准燃烧热的热化学

3、方程式时，可燃物的化学计量数有什么要求？提示：可燃物的化学计量数必须为1，因为标准燃烧热是指1 mol 物质完全燃烧的反应热。3石墨和金刚石都是碳的单质，它们的标准燃烧热是否相等？为什么？提示：不相等。因为等物质的量的石墨和金刚石具有的能量不相等，等物质的量的石墨和金刚石完全燃烧时，金刚石放出的热量大于石墨放出的热量。4已知：CO的标准燃烧热是283.0 kJmol1，则14 g CO在 101 kPa下完全燃烧放出的热量是多少？提示：14 g CO的物质的量是0.5 mol，所以放出的热量为283.0 kJmol10.5 mol141.5 kJ。1正确理解标准燃烧热(1)标准燃烧热一般是由实

4、验测得的。物质燃烧时放出的热量多少与外界条件(如温度、压强)有关(如果未注明条件，就是指25 、101 kPa时的热量)，还与反应物和生成物的聚集状态有关。(2)概念中的“1 mol物质”是指1 mol纯净物(单质或化合物)。(3)可燃物完全燃烧的指定产物为CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)，NN2(g)；CCO不是完全燃烧，而SSO3不是燃烧产物，生成的水为液态，不能是气态。(4)因为物质燃烧都是放热反应，故用文字叙述标准燃烧热时用正值；用H表示标准燃烧热时，要加“”，如CH4的标准燃烧热为890.3 kJmol1或H890.3 kJmol1。(5)标准燃烧热是以1 mol纯物质

5、完全燃烧生成指定产物时所放出的热量来定义的，因此在书写表示标准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。2反应热、标准燃烧热和中和热的比较反应热标准燃烧热中和热概念在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热在101 kPa下，1 mol物质完全燃烧的反应热在25 和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol液态水时所放出的热量能量的变化放热或吸热放热放热H的大小放热时，H0H0HE2，反应为吸热反应，因此HE1E2120 kJmol1。答案：(1)53.1(2)120 kJmol13(1

6、)实验测得，5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为_。(2)从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键断裂和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中，断裂化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。化学键HHNHNN键能/(kJmol1)436391945已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)Ha kJmol1，根据上表中所列键能数据可计算出a_。(3)根据下图图像写出反应CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)的热化学方程式：_。解析：(1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生

7、成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量，故32 g即1 mol液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ726.4 kJ热量，则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4 kJmol1。(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)的H945 kJmol1436 kJmol13391 kJmol1693 kJmol1，故a93。(3)H419 kJmol1510 kJmol191 kJmol1，故该反应的热化学方程式为CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H91 kJmol1。答案：(1)CH3OH

8、(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4 kJmol1(2)93(3)CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H91 kJmol1分级训练课课过关_ _1已知：CH4在一定条件下可发生一系列反应，如图所示。下列有关说法不正确的是()AH1H5BH3H2H5CH1H2H3H4DH40解析：选B根据盖斯定律，H1H2H3H4H4H5，H4是反应2H2O(l)=2H2O(g)的焓变，则H40，H1H5，A、C、D项正确；根据H2H3H5，则H3H5H2，B项错误。2根据表中的键能数据，可知CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)的H为()化学键O=OCHHOC=O键能/(

9、kJmol1)497414463803A.379 kJmol1 B808 kJmol1C1 656 kJmol1 D2 532 kJmol1解析：选B反应热等于反应中断裂旧化学键吸收的能量之和与反应中形成新化学键放出的能量之和的差，则H4414 kJmol12497 kJmol12803 kJmol14463 kJmol1808 kJmol1，B正确。3金刚石与石墨是碳的两种同素异形体。已知25 、101 kPa下，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H1393.51 kJmol1，C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H2395.41 kJmol1。下列说法或表达正确的是()A“钻石恒久

10、远，一颗永流传”，说明金刚石比石墨稳定BC(石墨，s)=C(金刚石，s)H0C已知金刚石在隔绝空气的条件下加热到1 000 ，可转变为石墨，则该反应为吸热反应D金刚石是天然存在的最硬的物质，所以不能用石墨为原料人工合成金刚石解析：选B石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H1393.51 kJmol1C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H2395.41 kJmol1石墨燃烧放热较少，金刚石燃烧放热较多，可知等物质的量的石墨总能量比金刚石低，则石墨比金刚石稳定，A错误；石墨转化为金刚石的反应是吸热反应，H大于0，B正确；由上述分析可得金刚石转化成石墨的反应

11、为放热反应，C错误；在一定条件下，可以用石墨为原料人工合成金刚石，D错误。4已知：H2和CH4的标准燃烧热分别为H285.8 kJmol1 和H890 kJmol1，112 L H2和CH4的混合气体(标准状况下)完全燃烧生成CO2和液态水时放出3 695 kJ的热量，则混合气体中H2和CH4的物质的量之比是_。解析：n气体5 mol，1 mol混合气体完全燃烧放出的热量为739 kJ，利用十字交叉法计算故。答案：135(1)随着化石能源的减少，新能源的开发利用日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成：SO2(g)I2(g)2H2O(g)=2HI(g)H2SO4(l)Ha k

12、Jmol12H2SO4(l)=2H2O(g)2SO2(g)O2(g)Hb kJmol12HI(g)=H2(g)I2(g)Hc kJmol1则：2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H_kJmol1。(2)据粗略统计，我国没有经过处理便排放的焦炉煤气已超过250亿立方米，这不仅是能源的浪费，也对环境造成了极大污染。为解决这一问题，我国在2004年起已利用焦炉煤气制取甲醇及二甲醚。已知CO中的C与O之间为三键连接，且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H。下表所列为常见化学键的键能数据：化学键CCCHHHCOCOHO键能/ ( kJmol1)348414436326.81

13、 032464则该反应的H_kJmol1。(3)恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示。已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1写出能表示硫的标准燃烧热的热化学方程式：_。H2_ kJmol1。解析：(1)将题给的热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由22得2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H(2ab2c)kJmol1。(2)H1 032 kJmol12436 kJmol13414 kJmol1326.8 kJmol1464 kJmol1128.8 kJmol1。(3)由图可知1 mol S(s)完全燃烧放出的热量为297 kJ，故能表示硫的标准燃烧热的热化学方程式为S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1。由图可知，参加反应的n(SO2)1 mol0.2 mol0.8 mol，根据2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1，H20.8(196.6 kJmol1)78.64 kJmol1。答案：(1)(2ab2c)(2)128.8(3)S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol178.64