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1、第四节 燃烧热和中和热 1教学目标1.使学生理解燃烧热，并掌握有关燃烧热的计算。2.使学生理解中和热。3.常识性介绍使用化石燃料的利弊及新能源的开发。5.培养学生的经济效益观念。教学重点燃烧热和中和热的概念、有关燃烧热的计算；学生综合分析问题能力的培养。教学难点燃烧热和中和热的热化学方程式化学计量数可能为分数的情况；有关煤作燃料利弊问题的讨论。教学方法启发、讲解、练习、阅读、讨论、比照等。教具准备投影仪课时安排共两课时第一课时：燃烧热的概念及其应用。第二课时：中和热、化石燃料的利弊及新能源的开发。教学过程第一课时复习稳固投影练习假设2.6 g 乙炔C2H2，气态完全燃烧生成液态水和CO2g时放
2、热130 kJ。那么乙炔燃烧的热化学方程式为。学生练习，教师巡视，并选取有代表性的解答让学生书于黑板分析：乙炔的摩尔质量为26 g/mol，所以2.6 g为0.1 mol，那么1 mol 乙炔完全燃烧放热1300 kJ学生草板书C2H2gO2g=2CO2gH2Ol；H=1300 kJ/mol2C2H2g5O2g=4CO2(g)2H2O(l);H=2600 kJ/mol讲解刚刚我们所做练习实质上是考查反响热的计算和热化学方程式的写法的，由以上结果可以看出，每一个具体的反响式对应有一个反响热。导入由于反响的情况不同，反响热可分为多种，如燃烧热、中和热、溶解热及溶液中离子的生成热，本节课我们就来学习
3、反响热中的燃烧热和中和热。板书第四节 燃烧热和中和热一、燃烧热质疑什么是燃烧热是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢请大家看课本有关内容进行答复。学生看课本后答复教师板书在101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。讲解燃烧热通常可由实验测得。强调在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：讲解并板书研究条件：101 kPa反响程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量。H0，单位kJ/mol讲解在未有特别说明的情况下，外界压强一般指101 kPa；所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的以下元素完全转变成
4、对应的稳定物。如：板书CCO2(g)、HH2Ol、SSO2g投影练习分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的为什么A.CsO2g=CO(g);H=110.5 kJ/molB.CsO2g=CO2(g);H=393.5 kJ/molC.2H2(g)O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/molD.H2(g)O2(g)=H2O(g);H=241.8 kJ/mol解析：A项Cs燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反响热不能叫燃烧热；B项符合燃烧热的定义；C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2Ol，但由于其反响热表示的是2 mol H2 完全燃烧时的热量变化，故不能
5、叫燃烧热；D项参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2Og，而不是H2Ol，故它的反响热也不为H2的燃烧热。追问你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗请一位同学上黑板书写学生板书H2gO2g=H2Ol；H=285.8 kJ/mol据乙炔燃烧的两个热化学方程式草板书内容提问乙炔的燃烧热应是多少生1300 kJ/mol师亦即表示乙炔燃烧热的热化学方程式可表示为：板书C2H2(g)O2(g)=2CO2gH2Ol；H=1300 kJ/mol讲解由上面两个热化学方程式可知，表示燃烧热的热化学方程式中，物质的系数常出现分数，这是由于燃烧热是以1 mol 可燃物为标准来进行测量的缘故。板书由
6、于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。讲解无论从实践的观点还是从科学研究的观点来看，利用热化学方程式进行计算都是很重要的。通过计算，可以知道某个化学反响完成时需要吸收或放出多少热量，以便更好地控制反响条件，充分利用能源。对于可燃物的燃烧反响来讲，由于它们都是放热反响，因此可以通过对燃烧热的计算，来了解燃烧反响为我们所提供的热量。过渡下面，我们通过例题来稳固燃烧热的概念并了解它的一些应用。板书二、燃烧热的计算及应用投影例题1.在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3 kJ的热量，CH4的燃
7、烧热为多少1000 L CH4标准状况燃烧后所产生的热量为多少C6H12O6s6O2g=6CO2g6H2Ol；H=2 800 kJ/mol葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。学生解答，教师巡视投影展示正确答案及解题步骤1.解析：根据题意，在101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧的热化学方程式为：CH4g2O2g=CO2g2H2Ol；H=890.3 kJ/mol即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。1 000 L CH4标准状况的物质的量为：n(CH4)=44.6 mol1 mol CH4 完全燃烧放出8
8、90.3 kJ的热量，44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为：44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ答案：CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol，1 000 L CH4标准状况完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ。2.解析：根据题意，葡萄糖的燃烧热为2 800 kJ/mol。100 g葡萄糖的物质的量为：n(C6H12O6)=0.556 mol1 mol C6H12O6完全燃烧放出2 800 kJ的热量，0.556 mol C6H12O6完全燃烧放出的热量为：0.556 mol2 800 kJ/mol=1 557 kJ答案：100 g葡萄糖在人体中完全氧化
9、时产生1 557 kJ的热量。教师总结以上例题1主要表达了反响热的概念及其计算；例题2反映了人体新陈代谢过程中热量的变化。过渡下面，我们用燃烧热的知识来对与日常生活密切相关的管道煤气进行研究。投影CO、H2、CH4是管道煤气中的三种主要成分，它们的燃烧热分别为：282.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol，它们在管道煤气中所占的体积分数约为H2：50%、CO：15%、CH4：18%，请从热值奉献、燃烧性能和生产本钱等方面加以比较。你对管道煤气的配比有何建议把煤转化成煤气的方法很多，主要有：1发生炉煤气：由热空气和灼热的煤反响制得，其可燃成分主要是一氧化碳，同时含
10、有较多量的氮气。CO2CO2CO2C2CO发生炉煤气生产容易，价格低廉，但热值太低3.84.6 MJ/m3，且一氧化碳有毒，所以它仅是管道煤气的次要气源。2水煤气：将水蒸气鼓入灼热的煤粉，得到的气体叫水煤气，其可燃成分是一氧化碳和氢气。CH2OCOH2由于这是一个吸热反响，故必须交替鼓入空气和水蒸气，才能维持炉温。水煤气的热值也不高为1.011.3 MJ/m3，也是管道煤气的次要气源。3干馏煤气焦炉气：即煤干馏得到的气体产品，其可燃成分主要是甲烷和氢气，同时得到副产品焦炭和煤焦油。干馏煤气热值高约为19.1 MJ/m3，是管道煤气的主要气源。一个大型的煤气厂，有多种类型的制气设备，一般是将上述
11、数种气源气体掺混，使之到达一定的热值和良好的燃烧性质，才贮于大型贮气柜中，送入城市煤气管道网络。学生分组讨论，各抒己见，各组派代表答复、交流参考答案：1热值奉献比较：管道煤气中，氢气的含量最高，其热值奉献是否最大呢我们要作具体的计算才能答复这一问题。先根据三种成分的大体比例确定1个含量数值，如H2 50%、CO 15%、CH4 18%，然后作近似计算。燃烧1 m3管道煤气，其中H2产生的热量：285.5=6.37103 kJ；CO产生的热量：282.5=1.89103 kJ；CH4产生的热量：890.3=7.15103 kJ。由此可知，CH4的含量虽然只占18%，但热值的奉献最大。H2占50%
12、，其热量奉献仍低于CH4，CO的热值奉献最小。2燃烧性能比较：气体的燃烧性能与该气体的扩散速度有关，H2、CO和CH4中，H2的相对分子质量最小，气体密度最小，故而有最大的扩散速度和最好的燃烧性能。平时实验中，可以观察到H2的火焰很长，而燃烧平稳。管道煤气中较多量的H2保证了良好的燃烧性能。3生产本钱比较：从生产角度看，发生炉煤气的本钱最低，干馏煤气的本钱最高，我们可以理解为：CO本钱低，CH4的本钱高。如果在煤气中增加CO的含量，固然可以降低煤气的价格，但CO有毒且热值低，故此做法不可取。建议属开放性答案，只要学生建议合理，教师均应鼓励。如：往管道煤气中直接配入天然气，以提高其热值；增加H2
13、的比例，提高其燃烧性能；找出一种更好的催化剂，使煤与水反响并尽可能多地转化为CH4和H2；为了防止煤气中毒，可在煤气进入管道之前，把CO别离出去，以供它用等等。板书三、使用化石燃料的利弊讲解广义地讲，能够发生燃烧反响放出热量的物质都可称为燃料。各种燃料的化学能在燃烧过程中转化为热能，给人类社会提供了巨大的能量，保证了人类社会不断开展和进步。目前世界上所需的能量主要来自化石燃料石油、天然气和煤。化石燃料贮存了太阳的能量，当化石燃料完全燃烧生成二氧化碳和水时，该贮存的能量又以热的形式被释放出来。化石燃料是国民经济的命脉。化石燃料的生成可追溯到200万到52000万年以前，而人类的诞生仅仅50100
14、万年。石油最初被人类利用始于照明，自1782年瑞士人创造煤油灯到1853年全球普遍使用，石油所发挥的功能几乎全是照明。然而石油对于人类真正的美丽却在另外两个功能中，其中之一就是作为动力能源。石油被人们亲切地称为“工业的血液，被誉为“流体黄金。除此之外，常用的化石燃料还有煤等，它被称为“工业的粮食。讲解煤的主要成分是碳C，石油的重要裂解产物之一汽油的主要成分是辛烷C8H18，天然气的主要成分是甲烷CH4，它们发生燃烧反响的热化学方程式分别如下：投影CsO2g=CO2g；H=393.5 kJ/molC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l);H=5 518 kJ/molCH4(g)2
15、O2(g)=CO2(g)2H2O(l);H=890.3 kJ/mol讲解由C、C8H18、CH4的燃烧热可知，它们燃烧时都能放出很大的热量，因此煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。小结本节课我们主要学习了燃烧热的概念、计算及应用。布置作业习题：一、三2、5*列举出你所知道的新型能源课后思考题请同学们自己动手，算一算，将1壶水以4升计，从25加热至100，用液化气和管道煤气哪一种更合算热量利用率以70%计液化气热值47.3 MJ/kg，每千克2.60元。水的比热容为4.18 kJ/(kg)。答案：烧开一壶水需要热量Q为：Q=mct=4 kg4.18 kJ/(kg)10025=1254 k
16、J=1.254 MJ需要管道煤气的体积为：=0.115 m3需要花费：0.115 m30.90元/m3=0.103元需要液化气的质量为：=0.038 kg需要花费：0.038 kg2.60 元/kg=0.098元结论：两者从经济角度考虑，差异不大。分析：可从煮沸时间长短、是否有毒、使用是否方便等方面进行分析。板书设计第四节 燃烧热和中和热一、燃烧热在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。研究条件：101 kPa反响程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。CCO2(g)、HH2Ol、SSO2g燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量H0，单位,kJ/molH2gO2(g)=H2O(l);H=285.8 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l);H=1300 kJ/mol由于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。二、燃烧热的计算及应用三、使用化石燃料的利弊