燃烧热和中和热（ 备课资料）

（A20）11-12高中化学大纲版、第三册、、第3章、第4节、燃烧热和中和热（ 备课资料） ●备课资料 1.能源资源及其分类 我们经常听到能源这个名词，容易望文生义，认为指的就是能量的来源。其实，这种理解并不确切。确切地说，能源是能为人类提供热、光、动力等有用能量的物质或物质运动的统称，包括矿物燃料、阳光、流水、波浪、薪柴等。 能源有多种分类。从能源的原有形态是否改变的角度分为自然界现存的一次能源和由一次能源加工转化而成的二次能源。煤、石油、天然气、水力、太阳能等是一次能源，煤气、液化气、汽油、煤油、酒精等是二次能源。 从能源能否循环再生角度，可将能源分为可再生能源和不可再生能源。煤、石油是古代动植物经长期地质运动作用形成的，开采一点就少一点，这是不可再生能源；像太阳能、风力、地热或从绿色植物中制取的酒精等，它们可以取之不尽，用之不竭，是可再生能源。 此外，能源还可分为燃料能源和非燃料能源，常规能源和新能源等。 技术上比较成熟，使用较普遍的能源叫做常规能源（如煤炭、石油等）。近几十年才开始利用或正在研究开发的能源叫做新能源（如太阳能、核能、地热能等）。 2.化石燃料 目前世界上所需能量主要来自化石燃料———石油，天然气和煤。化石燃料完全燃烧时，能放出大量的热。在标准条件下，燃料燃烧释放出的热量我们可以用ΔrH表示。 （1）煤及其应用 煤的主要成分是碳、氢、氧三种元素，还有少量氮、硫、磷和一些稀有元素。煤中还会有泥、砂等矿物杂质和水分。碳（以石墨计）在298.15 K时完全燃烧的热化学方程式为 C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）；ΔrH（298.15 K）=393.5 kJ·mol－1 对于1.000 g碳（石墨）来说，ΔrH（298.15 K）=32.8 kJ·mol－1。但原煤中含有的氢，燃烧时与氧化合生成水，也产生热。用热量计测定煤完全燃烧时发生的热量叫做高发热值；扣除水蒸气（汽化）热，即生成物H2O以气态计所得的热量叫做低发热值。下表中列出一些煤炭的成分和高发热值。 煤炭的成分和高发热值 从表中可以看出，通常较好的煤完全燃烧所放出的高发热值在30×104 kJ·kg－1（或30 kJ·g－1）以上。 硫、磷等是煤中的有害成分。硫燃烧变成SO2、SO3和H2S等有害气体，腐蚀燃烧室，污染大气。含磷过多的煤不适用于炼铁，因为磷进入钢铁会使钢铁发脆。 煤是固体燃料，其最大缺点是燃烧反应速率慢、利用效率低，且不适用于多数运输业（尤其不适用于汽车）作动力源，还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境综合考虑，适宜在煤产地搞热电联产，提高煤炭转换成电能的比重；在城市发展煤气或液化燃料。 煤炭气化和液化的方法有几十种。产品类别也众多。下面简单介绍几种煤炭的汽化燃料和液化燃料。 （1）水煤气 将空气通过装有灼热焦炭（将煤隔绝空气加热而成）的塔柱，则会产生放热反应，主要反应为： C（s）＋O2（g）===CO2（g），ΔrH（298.15 K）=－393.5 kJ·mol－1 放出的大量热可使焦炭温度上升到1500℃左右；切断空气，再将水蒸气通过热焦炭，发生以下反应： C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g），ΔrH（298.15 K）=131.3 kJ·mol－1 生成了水煤气，按体积分数含有约86%的CO和H2。由于该反应是吸热反应，焦炭的温度将逐渐降低，故需要间歇操作。 水煤气中的CO和H2完全燃烧时可放出大量热。 CO（g）＋O2（g）===CO2（g），ΔrH(298.15 K)=－283.0 kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(l),ΔrH（298.15 K）=－285.5 kJ·mol－1水煤气的最大缺点是其中的CO有毒，而且这种制备方法只能间歇制气，且操作复杂，有待改进。 （2）合成气 将纯氧和水蒸气在加压条件下通过灼热的煤，可使煤中的苯酚（C6H5OH）等挥发出来，并生成一种气态燃料混合物，按体积分数约含40% H2、15%CO、15%CH4和 ... ...