《燃燒熱和中和熱》PPT課件.ppt

1,第四節(jié) 燃燒熱和中和熱,2006.6.19,2,練習(xí).若2.6 g 乙炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和CO2（g）時(shí)放熱130 kJ。則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式為,C2H2（g）O2（g）=2CO2（g）H2O（l）H=1300 kJ/mol,2C2H2（g）5O2（g）=4CO2(g)2H2O(l) H=2600 kJ/mol,3,一、燃燒熱 什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？,1.概念:在101 kPa時(shí)，1 mol 物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。,.燃燒熱通?？捎蓪?shí)驗(yàn)測(cè)得。 .在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： 研究條件：101 kPa 反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。 燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol 研究?jī)?nèi)容：放出的熱量。（H<0，單位kJ/mol） 在未有特別說(shuō)明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指101 kPa所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物,4,如:C CO2(g)、H H2O（l）、S SO2（g） 練習(xí)1分析以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式，哪個(gè)是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時(shí)的燃燒熱的？為什么？ A.C（s）O2（g）=CO(g);H=110.5 kJ/mol B.C（s）O2（g）=CO2(g);H=393.5 kJ/mol C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/mol D.H2(g)O2(g)=H2O(g);H=241.8 kJ/mol,解析: A項(xiàng) C（s）燃燒未生成穩(wěn)定氧化物CO2(g)，故其反應(yīng)熱不能叫燃燒熱；B項(xiàng)符合燃燒熱的定義；C項(xiàng)H2雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物H2O（l），但由于其反應(yīng)熱表示的是2 mol H2 完全燃燒時(shí)的熱量變化，故不能叫燃燒熱；D項(xiàng)參加燃燒的H2雖然是1 mol，但其生成H2O（g），而不是H2O（l），故它的反應(yīng)熱也不為H2的燃燒熱。,你能根據(jù)題中信息寫(xiě)出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式嗎？,5,H2（g） O2（g）= H2O（l）；H=285.8 kJ/mol,由于計(jì)算燃燒熱時(shí)，可燃物質(zhì)是以1 mol 作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的，所以熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。,二、燃燒熱的計(jì)算及應(yīng)用 例題1.在101 kPa時(shí)，1 mol CH4 完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？,解析：根據(jù)題意，在101 kPa時(shí)，1 mol CH4完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： CH4（g）2O2（g）= CO2（g）2H2O（l）；H=890.3 kJ/mol 即CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol。 1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量為：n(CH4)= =44.6 mol 1 mol CH4 完全燃燒放出890.3 kJ的熱量，44.6 mol CH4 完全燃燒放出的熱量為： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ 答案：CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97104 kJ。,6,2.葡萄糖是人體所需能量的重要來(lái)源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為： C6H12O6（s）6O2（g）=6CO2（g）6H2O（l）；H=2 800 kJ/mol 葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計(jì)算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)所產(chǎn)生的熱量。,解析：根據(jù)題意，葡萄糖的燃燒熱為2 800 kJ/mol 100 g葡萄糖的物質(zhì)的量為： n(C6H12O6)=0.556 mol 1 mol C6H12O6完全燃燒放出2 800 kJ的熱量，0.556 mol C6H12O6完全燃燒放出的熱量為： 0.556 mol2 800 kJ/mol=1 557 kJ 答案：100 g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)產(chǎn)生1 557 kJ的熱量。,7,二、中和熱 中和熱是否就是酸、堿發(fā)生中和反應(yīng)的反應(yīng)熱呢 ?,1.在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1 mol H2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。,在理解中和熱的概念時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： 研究條件：稀溶液 反應(yīng)物：酸與堿 生成物及其物質(zhì)的量：1 mol H2O 放出熱量：H<0 單位：kJ/mol,8,在書(shū)寫(xiě)物質(zhì)在溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式時(shí)，我們常用aq來(lái)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(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。,例寫(xiě)出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 實(shí)驗(yàn)測(cè)得：（1）1 L 1 mol/L 稀鹽酸跟1 L 1 mol/L NaOH溶液起中和反應(yīng)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(yīng)，放出114.6 kJ的熱量。,9,（1）NaOH（aq）HCl（aq）=NaCl（aq）H2O(l); H=57.3 kJ/mol （2）KOH（aq）HNO3（aq）=KNO3（aq）H2O（l）H=57.3 kJ/mol （3）2NaOH（aq）H2SO4（aq）=Na2SO4（aq）2H2O（l）；H=114.6 kJ/mol,設(shè)問(wèn)第（1）個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱是多少？中和熱是多少？第（2）個(gè)反應(yīng)呢？第（3）反應(yīng)的情況又怎樣呢？,答反應(yīng)的反應(yīng)熱和中和熱均為57.3 kJ/mol 反應(yīng)的反應(yīng)熱為114.6 kJ/mol，中和熱為57.3 kJ/mol,為什么它的反應(yīng)熱與中和熱不同呢？,因?yàn)橹泻蜔嵋蠓磻?yīng)生成的H2O為1 mol，而反應(yīng)（3）生成H2O為2 mol，故其中和熱應(yīng)為反應(yīng)熱的二分之一。,比較這三個(gè)反應(yīng)的異同，可得出什么結(jié)論？,10,結(jié) 論： 不同點(diǎn)：不同酸、堿之間的反應(yīng)。 相同點(diǎn)：同為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿之間的中和反應(yīng)；它們的中和熱相同。 為什么不同的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿之間發(fā)生中和反應(yīng)，其中和熱的數(shù)值相同？,答因?yàn)樗鼈兎磻?yīng)的實(shí)質(zhì)相同，即均為H與OH結(jié)合成H2O的反應(yīng)。,議一議若是有弱酸和弱堿參加的中和反應(yīng)，能用上式表示嗎？其中和熱的數(shù)值還為57.3 kJ/mol嗎？若不是，偏大還是偏?。?答案：不能；中和熱的數(shù)值不為57.3 kJ/mol， 一般偏?。ㄒ?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)的電離多為吸熱）。,11,已知NaOH（aq）HCl（aq）=NaCl（aq）H2O（l） H=57.32 kJ/mol。 Ca（OH）2（aq）H2SO4（aq）=CaSO4（s）2H2O(l); H=130.20 kJ/mol。 導(dǎo)致130.20 kJ/mol257.32 kJ/mol的因素是 。,想一想,分析：本題考查學(xué)生對(duì)中和熱實(shí)質(zhì)的理解。CaSO4沉淀（不是以離子形式存在于大量水中）有熱效應(yīng)， 解答：因?yàn)樯蒀aSO4沉淀有熱效應(yīng),12,由于中和熱是以生成1 mol H2O 所放出的熱量來(lái)定義的，故在書(shū)寫(xiě)它們的熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)以生成1 mol H2O（l）為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。例如：上述反應(yīng)式（3）可寫(xiě)為 NaOH（aq）H2SO4（aq）=Na2SO4（aq）H2O(l)； H=57.3 kJ/mol 即表示中和熱的化學(xué)反應(yīng)方程式中也可以出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。 中和熱和燃燒熱都是反應(yīng)熱中的一種。那么，它們之間有什么異同呢？,13,2.中和熱和 燃燒熱的比較,14,三、使用化石燃料的利弊,廣義地講，能夠發(fā)生燃燒反應(yīng)放出熱量的物質(zhì)都可稱(chēng)為燃料。各種燃料的化學(xué)能在燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為熱能，給人類(lèi)社會(huì)提供了巨大的能量，保證了人類(lèi)社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步。 煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。,15,討論：下面列出的是有關(guān)煤作燃料利弊問(wèn)題的一些主要論點(diǎn)，請(qǐng)參考這些論點(diǎn)，并準(zhǔn)備有關(guān)材料，簡(jiǎn)要論述你對(duì)該問(wèn)題的看法。 煤是我國(guó)儲(chǔ)量最多的能源資源，應(yīng)充分利用該資源為我國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)服務(wù)。 據(jù)有人估計(jì)，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量足夠使用幾百年。 煤的形成需經(jīng)過(guò)數(shù)億年的時(shí)間，用一些就少一些，不可再生。 煤是重要的化工原料，把煤作燃料簡(jiǎn)單燒掉太可惜，應(yīng)該綜合利用。 煤是發(fā)熱量很高的固體燃料，我國(guó)煤炭資源相對(duì)比較集中，開(kāi)采成本較低，用煤作燃料合算。 煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用效率低，且運(yùn)輸不方便。 煤直接燃燒時(shí)產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。 可以通過(guò)清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等，大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染，提高煤燃燒的熱利用率。 煤大量開(kāi)采時(shí)，會(huì)造成地面塌陷。,16,參考觀點(diǎn)： 資源蘊(yùn)藏方面：煤是我國(guó)儲(chǔ)量最多的能源資源，應(yīng)充分利用，但由于煤為不可再生能源，故使用過(guò)程中應(yīng)減少不必要的浪費(fèi)，并提高其能量利用率，同時(shí)應(yīng)加快開(kāi)發(fā)新能源。 開(kāi)采和運(yùn)輸方面：我國(guó)煤炭資源相對(duì)比較集中，開(kāi)采成本較低，這從我國(guó)的大、中、小型煤礦繁多即可說(shuō)明，且一般的煤礦工人不需要多么高深的技術(shù)；但煤在大量開(kāi)采時(shí)，又會(huì)造成地面塌陷；在運(yùn)輸方面，很不方便，需要裝、卸、運(yùn)等諸多環(huán)節(jié)，且開(kāi)采出來(lái)的煤在貯存時(shí)便有部分變質(zhì)，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)造成環(huán)境污染，這從煤礦周?chē)目諝赓|(zhì)量普遍不佳（尤其是粉塵）即可證明，故應(yīng)大大提高清潔煤技術(shù)，使煤通過(guò)氣化等手段而變得易于運(yùn)輸。 資源綜合利用：煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱利用效率低，我們國(guó)家的煤，在進(jìn)行綜合利用時(shí)的辦法主要是煤的干餾和煤的氣化、液化，但在此過(guò)程中，卻有相當(dāng)多的副產(chǎn)物不能有效利用，如在煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣、煤焦油等，我們都沒(méi)有很好地進(jìn)行再加工，結(jié)果是既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。因此，積極開(kāi)展煤的綜合利用十分重要。 污染環(huán)境方面：由于煤中除了主要元素C外，還含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量且易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)等，從而使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，故通過(guò)清潔煤技術(shù)（如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等），大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的污染，勢(shì)在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開(kāi)發(fā)新的能源也是大勢(shì)所趨。,17,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？ 2.推廣使用天然氣（相對(duì)于管道煤氣和液化氣）為什么是城市燃?xì)獾陌l(fā)展方向？,答案：1.首先，因氣體易擴(kuò)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(yùn)輸、使用方便（易點(diǎn)燃、易熄滅）、無(wú)渣無(wú)塵、清潔衛(wèi)生。 第三，固體煤中含有硫、氮等雜質(zhì)，直接燃煤，會(huì)產(chǎn)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(yán)重。 2.管道煤氣是一種清潔燃料，然而這是相對(duì)于住宅、居室環(huán)境而言的，從城市大環(huán)境看，并沒(méi)有改善城市大氣的污染程度。原因很簡(jiǎn)單，制造煤氣要燃煤，使用煤氣沒(méi)有降低城市的煤炭消耗量，原來(lái)一家一戶(hù)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(zhì)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(wú)毒、發(fā)熱量高的優(yōu)點(diǎn)且不易爆的燃料，所以，推廣使用天然氣是城市燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。,18,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,四、新能源的開(kāi)發(fā),1.燃料電池，2.氫能， 3.太陽(yáng)能， 4.風(fēng)能，生物能、核能、地?zé)崮?、潮汐能?