2019-2020年人教版高中化學選修四 1-2-1 燃燒熱 能源 教案2.doc

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2019-2020年人教版高中化學選修四 1-2-1 燃燒熱 能源 教案2 教學目標： 1、知道燃燒熱的涵義，能正確書寫燃燒反應的熱化學方程式 2、通過查閱資料，知道如何選擇燃料 3、通過查閱資料能說明能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎，了解化學在解決能源危機中的重要作用 4、知道并體會節(jié)能與提高能量利用率、開發(fā)新能源的意義 5、初步學習數(shù)據的幾種表達方式，能夠識圖并畫出示意圖 教學重點、難點： 燃燒熱的理解和計算 探究建議：查閱資料、交流探究。 課時劃分：一課時。 教學過程： 【復習】書寫熱化學方程式需要注意哪些問題？（注：強調第6點） ① 標聚集狀態(tài)（s、l、g 、aq） ② 右端標熱量數(shù)值、符號和單位。 △H：吸熱用“+”，放熱用：“-”。 ③系數(shù)單位是“摩”，可用分數(shù)，但熱量值要相應變化。 ④在25℃、101KPa下不注明溫度和壓強；不在需25℃、101KPa下注明反應的溫度和壓強 ⑤不需要注明反應的條件（點燃、加熱等）↑、↓ (6)反應逆向進行，其反應熱的數(shù)值與正反應相等、符號相反. 【設疑引入】 根據化學反應的情況不同，反應熱分為多種，如中和熱、燃燒熱、溶解熱等。什么是“燃燒熱”呢？它的含義是什么？ 是不是物質燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？ 一、燃燒熱 1、定義：在25℃,101 kPa時，1 mol 純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。 2、理解要點： ①研究條件： 25℃ ,101 kPa ②反應程度：完全燃燒，產物是穩(wěn)定的氧化物。 ③燃燒物的物質的量：1 mol ④研究內容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol） ⑤在無特別說明的情況下，外界壓強一般指25℃ ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質中的元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物如:C → CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2（g） 3、表示的意義： 如: CH4的燃燒熱為890.3kJ/mol（正值） 用ΔH表示時，為負值。 含義: 在101KPa時, 1molCH4完全燃燒時,放出890.3kJ的熱量. 4、表示燃燒熱的熱化學方程式的書寫： 應以1mol物質的標準來配平其余物質的化學計量數(shù)(常出現(xiàn)分數(shù)) 如：表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為： H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol 5、一定量可燃物完全燃燒時放出的熱量 Q放=n(可燃物)△H H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol 知1g氫氣完全燃燒放出的熱量為: [1g/2(g/mol)] 285.8kJ/mol=142.9kJ 【練習】 1、分析以下幾個熱化學方程式，哪個是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的？ A. C（s）＋O2（g）=CO(g) ΔH=－110.5 kJ/mol B. C（s）＋O2（g）=CO2(g) ΔH=－393.5 kJ/mol C. 2H2(g)＋ O2(g)=2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol D. H2(g)＋ 1/2 O2(g)=H2O(g) ΔH=－241.8 kJ/mol 你能根據題中信息寫出表示H2燃燒熱的熱化學方程式嗎？ H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol 由于計算燃燒熱時，可燃物質是以1 mol 作為標準來計算的，所以熱化學方程式的化學計量系數(shù)常出現(xiàn)分數(shù)。 2、石墨與金剛石的燃燒熱是否相同，為什么？ 請分別寫出石墨和金剛石燃燒的熱化學方程式。 不相同,因為石墨與金剛石的晶體結構不同,共具有的能量也不相同 C(石墨s）+ O2（g）= CO2（g) ΔH= -393.5 kJ/mol C(金剛石s）+ O2（g）= CO2（g) ΔH= -395.0 kJ/mol【注意說明“C(金剛石s）”表示方法】 說明金剛石具有的總能量高，不穩(wěn)定 3.下列各組物質的燃燒熱相等的是：（ B ） A.碳和一氧化碳 B.1moL H2和2moLH2 C.1moL乙炔和2moL碳 D.淀粉和纖維素 4.已知熱化學方程式 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)； = -241.8 kJ/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； = -483.6 kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)； = -285.8 kJ/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； = -571.6 kJ/mol 則氫氣的燃燒熱為：285.8 kJ/mol 二、中和熱（復習） 【設疑】中和熱是否就是酸、堿發(fā)生中和反應的反應熱呢? 1.定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1 mol H2O，這時的反應熱叫做中和熱。 在理解中和熱的概念時，要注意以下幾點： ①研究條件：稀溶液（常用aq來表示稀溶液） ②反應物：酸與堿 ③生成物及其物質的量：1 mol H2O ④放出熱量：ΔH<0 單位：kJ/mol 在書寫物質在溶液中發(fā)生化學反應的方程式時，我們常用aq來表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的離子。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質的溶解熱、電解質電離的吸熱所伴隨的熱效應。 例１．寫出下列反應的熱化學方程式： 實驗測得： （1）1 L 1 mol/L 稀鹽酸跟1 L 1 mol/L NaOH溶液起中和反應放出57.3 kJ熱量。 （2）1 L 1 mol/L KOH 溶液中和1 L 1 mol/L HNO3溶液，放出57.3 kJ的熱量。 （3）1 L 1 mol/L H2SO4溶液與2 L 1 mol/L NaOH 溶液完全反應，放出114.6 kJ的熱量。 （1）NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) 　 ΔH=－57.3 kJ/mol （2）KOH(aq）＋HNO3(aq)==KNO3(aq)＋H2O（l）　 ΔH=－57.3 kJ/mol （3）2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O（l） ΔH=－114.6 kJ/mol 思考:第（1）個反應的反應熱是多少？中和熱是多少？ 第（2）個反應呢？ 第（3）反應的情況又怎樣呢？ 燃燒熱與中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 相 同 點 燃燒熱 中和熱 能量變化 放熱反應 ΔH ΔH<0 , 單位 kJ/mol 不 同 點 反應物的量 1mol可燃物 可能是1mol也可以是0.5mol(不限) 生成物的量 不限量 H2O 1mol 反應熱 的含義 1mol反應物完全燃燒時放出的熱量;不同的物質燃燒熱不同 酸堿中和生成1molH2O時放出的熱量,強酸強堿間的中和反應中和熱大致相同,均約為57.3kJ/mol 三、能源 1、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。 能源問題： 閱讀課文，討論下列問題： 2、能源分類： 一級能源、二級能源 一級能源：來自自然界未經轉化的能源。 二級能源：一級能源經過轉化得到的能源形式。 下列屬于一級能源的是（ A D E ） 屬于二級能源的是（ B C ） A 風能 B電能 C 氫能 D 陽光 E 天然氣 3、我國的能源狀況如何？ （1）目前使用的主要能源是何種能源？ （2）我國的能源儲量。 （3）我國的人均能源擁有量。 （4）近年來我國能源的總消費量與人均消費量情況。 （提示數(shù)據表達方法：列表比較、折線圖、餅圖、柱型圖、圖像等） 了解了我國的能源利用率，你有何感想？ 4、化石能源： 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，最終會枯竭。 5、解決能源危機的辦法 ： （1）開源節(jié)流。即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。 （2）加大科技投入，提高管理水平，改善開采、運輸、加工等環(huán)節(jié)。 （3）科學地控制燃燒反應，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。 如：將燃料粉碎，汽化，通入足量空氣等。 【想一想】 1.工業(yè)上常用把煤塊粉碎、液體燃料噴成霧狀，而使燃料充分燃燒，這種方法是否適合家用？ 2.從能量守恒的角度看，把煤加工成煤氣，是否能增加煤的發(fā)熱量？ 1.不適合 2.不能 （4）尋找開發(fā)新能源： 太陽能、氫能、風能、地熱能、海洋能、生物質能 特點：資源豐富，可以再生， 沒有污染或污染少。 6、了解新能源： 1.燃料電池; 2.氫能; 3.太陽能; 4.風能、生物能、核能、地熱能、潮汐能等 . 1．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、生物能、風能、地熱能、海洋（潮汐）能等。 2.我國目前使用的主要能源是 化石燃料 ，是不能再生。 3.解決能源的辦法是 開源節(jié)流，即開發(fā)新的能源 和節(jié)約現(xiàn)有能源 ，提高能源的利用率。 4.現(xiàn)在探索開發(fā)的新能源有 太陽能、氫能、地熱能、海洋（潮汐）能、生物能 等，新能源的主要優(yōu)勢是資源豐富，可以再生，污染少。 【議一議】 1.城市家用燃料使用氣體燃料比使用煤、煤球等固體燃料有什么好處？ 答案：1.首先，因氣體易擴散，故氣體燃料與空氣混合充分，容易發(fā)生完全燃燒，與固體燃料相比有較高的能量利用率。 其次，氣體燃料便于管道運輸、使用方便（易點燃、易熄滅）、無渣無塵、清潔衛(wèi)生。 第三，固體煤中含有硫、氮等雜質，直接燃煤，會產生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉塵，造成大氣污染，住宅環(huán)境、居室空氣的污染則更嚴重。 2.推廣使用天然氣（相對于管道煤氣和液化氣）為什么是城市燃氣的發(fā)展方向？ 管道煤氣是一種清潔燃料，然而這是相對于住宅、居室環(huán)境而言的，從城市大環(huán)境看，并沒有改善城市大氣的污染程度。原因很簡單，制造煤氣要燃煤，使用煤氣沒有降低城市的煤炭消耗量，原來一家一戶煤球爐的廢氣僅僅變成由數(shù)家煤氣廠排放而已。 液化氣是發(fā)熱量最高的優(yōu)質清潔燃料，但液化氣使用不便，且要消耗寶貴的石油資源，天然氣則是一種既有管道煤氣的方便，又有液化氣無毒、發(fā)熱量高的優(yōu)點且不易爆的燃料，所以，推廣使用天然氣是城市燃氣產業(yè)的發(fā)展方向。 討論：下面列出的是有關煤作燃料利弊問題的一些主要論點，請參考這些論點，并準備有關材料，簡要論述你對該問題的看法。 ①煤是我國儲量最多的能源資源，應充分利用該資源為我國的社會主義建設服務。 據有人估計，我國的煤炭儲量足夠使用幾百年。 ②煤的形成需經過數(shù)億年的時間，用一些就少一些，不可再生。 ③ 煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡單燒掉太可惜，應該綜合利用。 ④ 煤是發(fā)熱量很高的固體燃料，我國煤炭資源相對比較集中，開采成本較低，用煤作燃料合算。 煤作為固體燃料，燃燒反應速率小，熱利用效率低，且運輸不方便。 ⑤煤直接燃燒時產生SO2等有毒氣體和煙塵，對環(huán)境造成嚴重污染。 ⑥可以通過清潔煤技術，如煤的液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫等，大大減少燃煤對環(huán)境造成的污染，提高煤燃燒的熱利用率。 ⑦煤大量開采時，會造成地面塌陷。 ［參考觀點：］ 資源蘊藏方面：煤是我國儲量最多的能源資源，應充分利用，但由于煤為不可再生能源，故使用過程中應減少不必要的浪費，并提高其能量利用率，同時應加快開發(fā)新能源。 開采和運輸方面：我國煤炭資源相對比較集中，開采成本較低，這從我國的大、中、小型煤礦繁多即可說明，且一般的煤礦工人不需要多么高深的技術；但煤在大量開采時，又會造成地面塌陷；在運輸方面，很不方便，需要裝、卸、運等諸多環(huán)節(jié)，且開采出來的煤在貯存時便有部分變質，造成資源浪費，同時造成環(huán)境污染，這從煤礦周圍的空氣質量普遍不佳（尤其是粉塵）即可證明，故應大大提高清潔煤技術，使煤通過氣化等手段而變得易于運輸。 【歸納小結】 第二節(jié) 燃燒熱 能源 一、燃燒熱 1、定義： 2、理解要點： 3、表示的意義： 4、表示燃燒熱的熱化學方程式的書寫： 5、一定量可燃物完全燃燒時放出的熱量 Q放=n(可燃物)△H 二、中和熱 燃燒熱與中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 三、能源 一級能源 二級能源 能源問題 節(jié)約能源 開發(fā)新能源 【布置作業(yè)】