高二上-7能源的充分利用.doc

2-7能源的充分利用1、你所了解的传统能源有哪些？ 新能源又有哪些？能源 传统能源：煤、石油、天然气、热力、电力等新能源：太阳能、核能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物 2、能源又可以分为一次能源和二次能源。一次能源是指直接取自自然界，没有加工转换的各种能量和资源；二次能源是指由一次能源经过加工转换后得到的能源。根据这种分类法，我们可以将上面提到的能源重新分类。 能源 一次能源：煤、石油、天然气、太阳能、核能风能、生物质能、地热能、海洋能 二次能源：氢能、天然气水合物 、热力、电力一、标准燃烧热1、标准燃烧热：在101kPa时，l mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热 热值: 在101kPa时，l g物质完全燃烧的反应热2、燃烧热的理解： 燃烧的条件是在101kPa； 可燃物以1mol作为标准，因此书写热化学方程式时，其它物质的化学计量数可用分数表示； 物质燃烧都是放热反应，所以表达物质燃烧时的H均为负值；燃烧要完全，如H2S的标准燃烧热是指生成SO2，而不是生成S的不完全燃烧；生成的产物是稳定的氧化物，C的标准燃烧热是指生成CO2，而不是CO；H2的标准燃烧热是指生成H2O(l)，而不是H2O(g)。 如：H2(g)+ 1/2 O2(g) = H2O(l); H =285.8 kJ/mol【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？答： 燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物； 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。概念辨析： 1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（ ）A.碳和一氧化碳 B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳 D.淀粉和纤维素 2.已知热化学方程式：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)； = -241.8 kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)； = -285.8 kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； = -571.6 kJ/mol则氢气的标准燃烧热为：-285.8 kJ/mol、有关标准燃烧热的计算例：10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放出的热量能使500gH2O温度由18升至62.4，则硫磺的标准燃烧热为 ，热化学方程式H0；单位：kJ/mol （已知每克水温度每升高1 所需热量为4.18J）（297kJmol-1；，S (s)O2(g)SO2 (g) ；H4、研究物质标准燃烧热的意义了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。5、小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系标准燃烧热中和热相同点能量变化放热反应HH0；单位：kJ/mol不同点标准1mol可燃物生成1mol水含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，标准燃烧热不同。生成1mol水时放出的热量；强酸与强碱的中和热都约为57.3kJ/mol 。 思考：在许多场合将煤块直接燃烧，这种燃烧方式存在什么缺陷？ 采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够，内部煤的燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直接燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫，引起大气的污染。有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗？目前常用的方法主要有三种：（1）将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接触面积（2）通过一定的方法将煤转化为液体燃料（如甲醇）（3）通过一定的方法将煤转化为气体燃料（如煤气）虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧煤所获得的能量是一样的，而且将煤转化为水煤气会增加消耗。但将煤转化为水煤气至少有两个优点：一是将固体煤转化为气体，极大地提高了燃烧效率；二是通过转化除去了硫，避免了SO2气体的产生。除了将煤制成蜂窝状外，日常生活中还常采用如下措施节能：（1）在农村燃烧秸秆时，常使用鼓风机（或 风箱），通过鼓入足量的空气，使秸秆充分燃烧 （2）在使用煤气或天然气作燃料时，常通过调节煤气的进风口，通入足量的空气保证气体的充分燃烧 思考：如果在燃料燃烧时通入过量的空气，对充分利用能源有没有影响？通入过量的空气，会导致空气带走过多的热量，使燃料的利用效率下降。 在生产和生活中，还需要充分利用燃料燃烧所放出的热量，例如：火力发电厂会产生大量的余热，电厂的附近常建有一些其他工厂（如水泥厂）用电厂的余热进行生产。由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能源显得十分重要。氢能是一种重要的新能源，请讨论下列问题:1、根据第9页表13计算H2、CH4及C2H2的热值2、讨论H2作为能源有何优点，目前在利用氢能方面主要存在什么问题？ 1、H2、CH4及C2H2的热值分别为142.9kJg-1、 55.6kJg-1、50kJg-1。 说明H2作为能源具有热值高的特点。另外，用H2作为能源还具有无污染的特点。2、目前在应用氢能方面最重要的问题是H2的制取、贮存、运输。1、天然气和液化石油气（主要成分为C3C5的烷烃）燃烧的化学方程式分别为： CH4+ 2O2 点燃 CO2+ 2H2O， C3H8+ 5O2 点燃 CO2+4H2O 现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采取的正确措施是（ A ） A.增大空气进入量或减小石油气进入量B.增大空气进入量或增大石油气进入量C.减小空气进入量或减小石油气进入量D.减小空气进入量或增大石油气进入量 2、已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ A )A、C2H2(g)2.5O2(g)2CO2(g)H2O(l)； H2bkJ/molB、C2H2(g)5/2O2(g)2CO2(g)H2O(l)； H+2bkJ/molC、2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(g)； H4bkJ/molD、2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)； H+bkJ/mol 3、含NaOH 40克的稀溶液与足量稀H2SO4反应放出57.3kJ热量，则下列表示该反应中和热的热化学方程式中正确的是 （B）A、NaOH（aq）1/2 H2SO4（aq）1/2Na2SO4 （aq）H2O（l）；H57.3kJ/molB、NaOH（aq） 1/2H2SO4（aq）1/2Na2SO4 （aq）H2O（l）；H57.3kJ/molC、2NaOH（aq） H2SO4（aq）Na2SO4（aq） 2H2O（l）；H114.6kJ/molD、2NaOH（aq） H2SO4（aq）Na2SO4（aq） 2H2O（l）；H114.6kJ/mol第一单元 第三课时 能源的充分利用一、选择题1近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是 （ ）A提高燃烧的效率 B降低汽油成本C 避免铅污染大气 D铅资源短缺2下列叙述正确的是 （ ）A电能是二级能源B水力是二级能源C天然气是一级能源D焦炉气是一级能源3下列燃料中，不属于化石燃料的是（ ）A煤 B石油 C天然气 D水煤气4我国燃煤锅炉采用沸腾炉（注：通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧）的逐渐增多，采用沸腾炉的好处是 （ ）A增大煤燃烧时的燃烧热并形成清洁能源B减少煤中杂质气体（如SO2）的形成C提高煤炭的热效率，并减少CO的排放D使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率5已知热化学方程式：SO2(g)+ 12O2(g) SO3(g) H = 98.32kJmol，在容器中充 入2molSO2和1molO2充分反应，最终放出的热量为 （ ）A 196.64kJ B 196.64kJmol C 196.64kJ D 196.64kJ6关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（ ）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，使氢成为二级能源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7 25、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、 890.3 kJ/mol、2 800 kJ/mol,则下列热化学方程式正确的是 （ ）AC(s)+ O2(g)=CO(g);H=-393.5 kJ/molB2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=+571.6 kJ/molCCH4g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);H=-890.3 kJ/molD C6H12O6（s）+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l);H=-1 400 kJ/mol8氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的热化学方程式分别为： H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)；H= 285.8 kJ/molCO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)；H= 283.0 kJ/molC8H18(l) + 25/2O2(g) = 8CO2(g) + 9 H2O(l)；H= 5518 kJ/molCH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l)；H= 890.3 kJ/mol相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是 （ ）AH2(g) BCO(g) CC8H18(l) DCH4(g)9已知：C(s)O2(g) = CO2(g)；H=-393.5 kJ/mol H2(g) O2 (g)H2O(g)；H-241.5 kJ/mol 欲得相同热量，需充分燃烧 C和 H2的质量比约为（ ） A12：3.25 B3.25：12 C1：1 D6：1二、填空题10有些盐的结晶水合物，白天在温度不太高时就能熔化（实质是溶于自身的结晶水中），同时吸收热量；在晚上又可缓慢凝固而释放热量，用以调节室温，称为潜热材料。现有几种盐的水合晶体有关数据如下：Na2S2O35H2OCaCl26H2ONa2SO410H2ONa2HPO412H2O熔点（）40.5029.9232.3835.1熔化热（kJ/mol）49.737.377100.1 （1）上述四种水合晶体盐中最适宜用做潜热材料的两种盐是（用化学式表示） ； 。 （2）实际应用时最常采用的（由来源和成本考虑）应该是 。11已知下列两个热化学方程式；H2(g)+ O2(g)=H2O(1)； H=285.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)； H=2220.0kJ/mol （1）实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。 （2）已知：H2O(1)=H2O(g)；H=+44.0kJ/mol写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式。12磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1 g的单质磷（P）在3.2 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出X kJ热量。 （1）通过计算确定反应产物的组成（用化学式表示）是 ，其相应的质量（g）为 。 （2）已知单质磷的燃烧热为Y kJ/mol，则1mol P与O2反应生成固态P2O3的反应热H 。 （3）写出1mol P与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式： 。13阅读材料，回答问题： （1）某无色液体A，通电时生成无色气体B和C，B能使带火星的木条着火，C能在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰且只生成A。则B、C的化学式分别为 。 （2）若已知每摩气体C燃烧后生成A液体时放出285.8kJ的热量，试写出其燃烧的热化学方程式： 。 （3）能源可分为一级能源和二级能源。自然界以现存形式提供的能源称为一级能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。有人认为，气体C是一种优质能源，你认为气体C作为能源的最突出的优点是 。 （4）也有人认为气体C作为能源是不现实的，你的意见呢？你如果认为现实，答出现实的理由。如果认为不现实，则答出不现实的理由。（不少于20字）参考答案一、选择题1C 2AC 3D 4CD 5C 6AC 7D 8B 9A二、填空题10（1）Na2SO410H2O Na2HPO412H2O （2） Na2SO410H2O提示：CaCl26H2O的熔点较底，不易凝固放热，所以不宜使用；Na2S2O35H2O的熔点较高，不易吸热熔化，所以不宜使用；而Na2SO410H2O 和Na2HPO412H2O熔点较合适，适宜使用。Na2SO410H2O（芒硝）储量大，价格低，比较经济。11（1）1:1 （2）C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) H=2044kJ/mol12（1）P2O3 P2O5 2.75 3.55 （2）(20XY)kJ/mol （3）P(s)O2(g)P2O2(s)； H(20XY)kJ/mol13（1）O2、H2 （2）2H2（g）O2（g）=2H2O（l） ；H =-571.6kJ （3）燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染 （4）答不现实，现有的制取氢气方法耗能大，制取的成本太高，另外是氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来困难。（注意：如果答的是“现实”，只要理由合情合理也可给分。）家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5105 kJ，试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式_。已知1 mol液态水汽化时需要吸收44 kJ的热量，则1 mol丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为_kJ。（1）2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O（l） H=-5.8103 kJmol-1（2）2.680103试题分析：2 mol丁烷完全燃烧放出的热量为2585105 kJ/10103=5.8103 kJ所以热化学方程式为2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O（l） H=-5.8103 kJmol-11 mol丁烷完全燃烧生成气态水放出的热量为=2.680103 kJ2、往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下： (1)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁Mg(OH)2-xClxmH2O，反应的化学方程式为 (2)合成反应后，继续在393K523K下水热处理8h，发生反应：Mg(OH)2-xClxmH2O= (1-) Mg(OH)2+MgCl2+ mH2O水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是 。(3)阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是。 (4)已知热化学方程式： Mg(OH)2(s) = MgO(s) + H2O(g) H1= +81.5 kJmol-1 Al(OH)3(s) =Al2O3(s) +H2O(g) H2= +87.7 kJmol-1Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是 。等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是 ，原因是。(5)常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是(填代号)，理由是 。(1) 2MgCl2+ (2-x)Ca(OH)2+ 2mH2O = 2 Mg(OH)2-xClxmH2O + (2-x)CaCl2(2)除去附着在Mg(OH)2表面的可溶性物质MgCl2、CaCl2Ca（OH）2等。(3)水热处理、表面处理。）(4)Mg(OH)2和Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。Mg(OH)2Mg(OH)2的吸热效率为：81.5kJmol-1/58gmol-1= 1.41 kJg-1，Al(OH)3的吸热效率为：87.7kJmol-1/78gmol-1= 1.12 kJg-1等质量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸热多。(5) C（1分）四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时分解产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂Mg(OH)2、Al(OH)3高温时无烟、无毒、腐蚀性小。