高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第三课时能源的充分利用学案苏教版选修4Word文档下载推荐.docx

高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第三课时能源的充分利用学案苏教版选修4Word文档下载推荐.docx

《高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第三课时能源的充分利用学案苏教版选修4Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第三课时能源的充分利用学案苏教版选修4Word文档下载推荐.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

C．太阳能、风能、沼气

D．地热能、海洋能、核能

解析：

选C　煤炭、天然气属于化石燃料，属于不可再生能源，也不是新能源，A、B错误；

地热能、核能来自地球本身，潮汐能来自月球的吸引，绝大多数海洋能来自太阳能，D错误。

2．能源可划分为一次能源和二次能源。

（1）下列叙述中，正确的是________。

A．电能是二次能源

B．水力是二次能源

C．天然气是一次能源

D．水煤气是一次能源

（2）关于用水制取二次能源氢气，以下研究方向正确的是________。

A．构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下使氢成为二次能源

B．设法将太阳光聚集产生高温，使水分解产生氢气

C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量

D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气

（1）根据能源的划分原则，电能和水煤气属于二次能源，水力和天然气是一次能源，A、C两项正确。

（2）氢气可以燃烧，但水中的氢元素和氧元素是不能燃烧的，因此必须使水分解才能制取二次能源氢气，A项错误；

由于H2和O2的化合为放热反应，故由H2O来制取H2必须由外界提供能量，可以利用太阳能或其他特殊的物质来提供能量使其分解，因为此分解反应是吸热反应。

答案：

（1）AC　

（2）BD

标准燃烧热和热值

1．意义

标准燃烧热或热值可以衡量燃料燃烧放出热量的大小。

2．标准燃烧热

在101_kPa的压强下，1_mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。

（2）单位：

标准燃烧热是反应热的一种，单位为kJ·

mol－1。

（3）完全燃烧的标准

C→CO2（g），H→H2O（l），N→N2（g），S→SO2（g）。

（4）实例：

如CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.31kJ·

表示在101kPa条件下，1_molCH4完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）时放出的热量是890.31_kJ。

3．热值

1_g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。

1．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式（25℃，101kPa）

（1）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）

ΔH＝－2878kJ·

mol－1

（2）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（g）

ΔH＝－2658kJ·

（3）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO（g）＋5H2O（l）

ΔH＝－1746kJ·

（4）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO（g）＋5H2O（g）

ΔH＝－1526kJ·

由此判断，正丁烷的标准燃烧热ΔH为（　　）

A．－2878kJ·

mol－1　　　B．－2658kJ·

C．－1746kJ·

mol－1D．－1526kJ·

选A　由热化学方程式判断标准燃烧热时，C4H10的计量数为1，产物为CO2（g）和H2O（l），ΔH<

0，由此可知

（1）中的反应热即为标准燃烧热。

2．已知：

H2和CH4的标准燃烧热分别为ΔH＝－285.8kJ·

mol－1和ΔH＝－890kJ·

mol－1,112LH2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3695kJ的热量，则混合气体中H2和CH4的物质的量之比是________。

n气体＝

＝5mol,1mol混合气体完全燃烧放出的热量为

＝739kJ，利用十字交叉法计算

故

＝

≈

。

1∶3

[方法技巧]

利用标准燃烧热求混合气体组成的方法

——十字交叉法

①条件：

已知A气体的标准燃烧热为ΔH1，B气体的标准燃烧热为ΔH2（|ΔH2|>

|ΔH1|），又知A和B的混合气体1mol与O2充分反应生成稳定的氧化物，其反应热为ΔH3，则可以用十字交叉法确定混合气体的组成。

②确定组成：

反应热大小的比较

1．直接比较法

依照规律、经验和常识直接判断不同反应的ΔH的大小。

（1）吸热反应的ΔH肯定比放热反应的ΔH大（前者ΔH大于0，后者ΔH小于0）。

（2）物质燃烧时，可燃物的量越大，燃烧放出的热量越多，ΔH反而越小。

（3）等量的可燃物完全燃烧放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多，但ΔH小。

（4）同一反应，产物相同时，气态物质燃烧所放出的热量比固态物质燃烧所放出的

热量多。

（5）同一反应，反应物相同时，生成液态物质放出的热量比生成气态物质所放出的

（6）中和反应生成等量的水时，强酸与强碱的稀溶液反应比弱酸与强碱（或强碱与弱酸、弱碱与弱酸）的稀溶液反应放出的热量多，但ΔH小。

（7）对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。

例如：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－197kJ·

mol－1，则向密闭容器中通入2molSO2（g）和1molO2（g），反应达到平衡后，放出的热量要小于197kJ。

2．利用盖斯定律比较法

利用盖斯定律，设计不同反应途径，由能量守恒定律列式比较。

如：

（1）同一反应，生成物状态不同时：

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1＜0①

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2＜0②

因为反应②－①为C（g）===C（l）　ΔH3＝ΔH2－ΔH1，而ΔH3＜0，所以ΔH2＜ΔH1。

（2）同一反应，反应物状态不同时：

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1＜0　①

A（s）＋B（g）===C（g）　ΔH2＜0　②

因为ΔH2＝ΔH3＋ΔH1，且ΔH3＞0，所以ΔH2＞ΔH1。

[特别提醒]　在进行ΔH的大小比较时，需要注意ΔH的“＋”、“－”、数值和单位属于一个整体，不能随意分割。

（1）在比较两个热化学方程式中ΔH的大小时，比的是其代数值，要带“＋”、“－”进行比较。

（2）在比较两个反应放出或吸收的热量多少时，比的是其绝对值，应去掉“＋”、“－”进行比较。

1．已知：

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH1

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2

CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH3

CuO（s）＋CO（g）===Cu（s）＋CO2（g）　ΔH4

2CuO（s）＋C（s）===2Cu（s）＋CO2（g）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断不正确的是（　　）

A．ΔH1＞0　　　　　　B．ΔH2<

C．ΔH2＜ΔH3D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1

选BC　分别给已知反应依次编号。

A项，①反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；

B项，②生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，错误；

C项，由②－③得反应①，因ΔH1>

0，故ΔH2＞ΔH3，错误；

D项，④×

2＋①得反应⑤，故ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。

2．下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是（　　）

①C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH2

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH1

CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH2

A．①③④B．②③④

C．①②③④D．①②③

选C　①碳完全燃烧放热多，放热越多，ΔH越小，则ΔH1＞ΔH2；

②固态S的能量低于气态S的能量，因此气态硫燃烧放热多，则ΔH1＞ΔH2；

③参加反应的氢气越多，放热越多，则ΔH1＞ΔH2；

④碳酸钙分解吸热，氧化钙溶于水生成氢氧化钙放热，则ΔH1＞ΔH2。

[三级训练·

节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．21世纪人类正由“化石能源时代”逐步向“多能源时代”过渡，下列不属于新能源的是（　　）

A．电力　　B．核能　　　C．太阳能　　　D．氢能

A

2．植物及其废弃物可制成乙醇燃料，下列关于乙醇燃料的说法错误的是（　　）

A．它是一种再生能源

B．乙醇易燃烧，污染小

C．乙醇只能在实验室内作燃料

D．粮食作物是制乙醇的重要原料

选C　乙醇不仅在实验室内可作燃料，而且还可作内燃机等的燃料。

乙醇的制备可以使用粮食作物的果实或秸秆，乙醇属于可再生能源，燃烧产物对环境污染小。

3．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。

下列说法正确的是（　　）

A．H2O的分解反应是放热反应

B．氢能源已被普遍使用

C．2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量

D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值

选C　水的分解是吸热反应，A错误；

氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用的价值，B、D错误。

4．根据下列热化学方程式可判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者的大小关系是（　　）

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH2

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH3

A．ΔH3>

ΔH2>

ΔH1　B．ΔH1>

ΔH3

C．ΔH1＝ΔH2>

ΔH3D．ΔH2<

ΔH1<

选A　当H2O为液态时放热多，再结合反应H2物质的量可知：

ΔH3>

ΔH1，A正确。

5．化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。

这种能量的变化常以热量的形式表现出来，叫做反应热。

由于反应的情况不同，反应热可以分为许多种，如标准燃烧热、中和反应反应热等。

（1）下列ΔH表示物质标准燃烧热的是________；

表示物质中和反应反应热的是________（填“ΔH1”“ΔH2”或“ΔH3”等）。

A．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH1

B．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH3

D．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH4

E．C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）　ΔH5

F．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH6

G．2NaOH（aq）＋H2SO4（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）　ΔH7

H．CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l）　ΔH8

（2）2.00gC2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出99.6kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：

______________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（1）根据标准燃烧热的含义可知ΔH4、ΔH5为燃烧热，根据中和反应反应热的含义可知，ΔH6为中和反应反应热。

（2）2.00gC2H2完全燃烧放出热量为99.6kJ可得，1molC2H2气体完全燃烧放出热量为99.6kJ÷

（2.00g/26g）＝1294.8kJ，故C2H2气体燃烧的热化学方程式为C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）

ΔH＝－1294.8kJ·

（1）ΔH4、ΔH5　ΔH6

（2）C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝－1294.8kJ·

一、单项选择题

1．合理利用燃料减小污染符合“可持续发展”理念，下列关于燃料的说法正确的是（　　）

A．“可燃冰”（化学组成CH4·

nH2O）是将水变为油的新型燃料

B．氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料

C．乙醇是比汽油更环保、不可再生的燃料

D．石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料

选B　A项，“可燃冰”外观像冰，其化学组成是CH4·

nH2O，水的化学式为H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，错误；

B项，氢能源具有来源广、热值高，且燃烧后生成水对环境无污染，正确；

C项，乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，其燃烧产物是二氧化碳和水，但乙醇为可再生能源，错误；

D项，石油和煤都属于化石燃料，且属于不可再生能源，D错误。

2．已知1mol白磷（s）转化为1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：

4P（白、s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH1①

4P（红、s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH2②

则ΔH1和ΔH2的关系正确的是（　　）

A．ΔH1＝ΔH2　　　　　B．ΔH1＞ΔH2

C．ΔH1＜ΔH2D．无法确定

选C　根据盖斯定律，由①－②可得4P（白、s）＝4P（红、s），ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－18.39kJ·

mol－1，所以ΔH1＜ΔH2。

3．一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO2用过量饱和石灰水完全吸收可得100gCaCO3沉淀。

则完全燃烧1mol无水乙醇时放出的热量是（　　）

A．0.5QB．Q

C．2QD．5Q

选C　CaCO3中的C来自于乙醇，100gCaCO3中含碳的物质的量为

＝1mol，而1molC2H5OH中含2mol碳，即1mol乙醇完全燃烧时放出2Q的热量。

4．1.5g火箭燃料二甲基肼（CH3—NH—NH—CH3）完全燃烧，放出50kJ热量，则二甲基肼的标准燃烧热ΔH为（　　）

A．－1000kJ·

mol－1B．－1500kJ·

C．－2000kJ·

mol－1D．－3000kJ·

选C　1.5g放热为50kJ，则1mol二甲基肼（即60g）放热为：

×

60g·

mol－1＝2000kJ·

5．已知葡萄糖的标准燃烧热ΔH＝－2804kJ·

mol－1，当它氧化生成1g液态水时放出的热量是（　　）

A．26.0kJB．51.9kJ

C．155.8kJD．467.3kJ

选A　葡萄糖的标准燃烧热是－2804kJ·

mol－1，即1mol葡萄糖完全燃烧生成6mol二氧化碳和6mol液态水时放出2804kJ的热量，当生成1g液态水时放出热量为

÷

6mol×

2804kJ＝26.0kJ。

二、不定项选择题

6．下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的标准燃烧热的是（　　）

A．CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）ΔH＝－192.9kJ·

O2（g）===CO（g）ΔH＝－110.5kJ·

C．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝－241.8kJ·

D．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）ΔH＝－5518kJ·

选D　A项，此反应完全燃烧应生成CO（g）和H2O（l），故ΔH不代表标准燃烧热，错误；

B项，C的化学计量数为1，但产物不是CO2，ΔH不代表燃烧热，错误；

C项，H2的化学计量数为1，但产物不是H2O（l），ΔH不代表燃烧热，错误。

7．下列热化学方程式中，ΔH的数值能表示可燃物标准燃烧热的是（　　）

A．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）ΔH＝－184.6kJ·

B．CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283kJ·

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·

D．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）

ΔH＝－242kJ·

选BC　A中氧化剂为Cl2，D中H2O不是液态，故A、D两项均错。

8．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是393.5kJ·

mol－1、285.8kJ·

mol－1、890.3kJ·

mol－1、2800kJ·

mol－1，则下列热化学方程式正确的是（　　）

A．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－393.5kJ·

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝571.6kJ·

C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－890.3kJ·

D.

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－1400kJ·

选D　根据标准燃烧热的概念，碳的燃烧产物应是二氧化碳；

氢气燃烧是放热反应（ΔH<

0）且生成液态水；

甲烷的燃烧产物应是气态二氧化碳和液态水。

三、非选择题

9．已知25℃、101kPa时下列物质的标准燃烧热：

序号

名称

化学式

ΔH（kJ·

mol－1）

①

苯

C6H6（l）

－3267.5

②

一氧化碳

CO（g）

－283.0

③

乙醇

C2H5OH（l）

－1366.8

试写出表示上述物质标准燃烧热的热化学方程式。

①____________________________________________________________________。

②____________________________________________________________________。

③_____________________________________________________________________。

①C6H6（l）＋

O2（g）===6CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－3267.5kJ·

②CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　

ΔH＝－283.0kJ·

③C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1366.8kJ·

10．

（1）丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。

试回答下列问题：

①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O（l）过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。

②写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：

________________________________

③二甲醚（CH3OCH3）是一种新型燃料，应用前景广阔。

1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。

若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。

（2）盖斯定律认为：

不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。

试运用盖斯定律回答下列问题：

①已知：

H2O（g）===H2O（l）　ΔH1＝－Q1kJ·

C2H5OH（g）===C2H5OH（l）　ΔH2＝－Q2kJ·

C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH3＝－Q3kJ·

若使46g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为________kJ。

②碳（s）在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）的ΔH。

但可设计实验，利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有________________________。

（1）①丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O（l）的过程放热，ΔH为“－”。

②标准燃烧热是1mol物质完全燃烧的反应热，所以表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式为C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝－2215.0kJ·

③n（二甲醚）×

1455kJ·

mol－1＋[1mol－n（二甲醚）]×

2215.0kJ·

mol－1＝1645kJ，解得n（二甲醚）＝0.75mol，n（丙烷）＝0.25mol。

（2）①由盖斯定律可得C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH4＝－（3Q1－Q2＋Q3）kJ·

mol－1，所以使46g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为（3Q1－Q2＋Q3）kJ。

②利用盖斯定律计算反应C（s）＋

O2（g）===CO（g）的ΔH，需要测得的实验数据有碳和CO的标准燃烧热。

（1）①－

②C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－2215.0kJ·

③1∶3

（2）①（3Q1－Q2＋Q3）

②碳和CO的标准燃烧热

1．已知丙烷的标准燃烧热ΔH＝－2215kJ·

mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（　　）

A．55kJB．220kJ

C．550kJD．1108kJ

选A　丙烷分子式是C3H8,1mol丙烷完全燃烧会产生4mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8g水，放出的热量