第二节燃烧热能源
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：在理解反应热和中和热的基础上，从宏观上理解辨识燃烧热的概念，能正确书写关于燃烧热的热化学方程式，学会关于燃烧热的相关计算。
2.科学态度与社会责任：在日常生活和化工生产中，形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约意识，认识化学在解决能源危机中的重要作用。
一、燃烧热
1．燃烧热的概念
在25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。燃烧热的单位是kJ·mol－1。
2．燃烧热的意义
甲烷的燃烧热为890.31 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.31 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa时，1 mol 甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。
3．燃烧热的计算
由燃烧热定义可知：25 ℃、101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×
其燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH＝－Q放
n(可燃物)
。此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。
例
1
下列热化学方程式中能表示可燃物燃烧
热的是( )
A ．CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－283 kJ·mol －
1
B ．CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－802.3 kJ·mol －
1
C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －
1 D ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH ＝－484.0 kJ·mol －1 答案 A
解析 表示燃烧热的热化学方程式要求1 mol 纯物质完全燃烧，生成稳定的燃烧产物。符合要求的只有A 项。
特别提示——书写表示燃烧热的热化学方程式的注意事项 (1)注意燃烧热的符号，ΔH 一定为负值，单位为kJ·mol －1。 (2)生成物必须为稳定的氧化物。
(3)可燃物的化学计量数必须为1，然后配平其他物质的化学计量数。
例
2 计算填空：
(1)在25 ℃、101 kPa 时，H 2在1.00 mol O 2中完全燃烧生成2.00 mol H 2O(l)放出571.6 kJ 的热量。
H 2的燃烧热为 。
(2)已知： CH 4的燃烧热是ΔH ＝－890 kJ·mol －
1，H 2和CH 4混合气体112 L(标准状况下)完全燃烧生成CO 2和液态水时放出的热量为 3 695 kJ ，则混合气体中H 2和CH 4的体积比为 。
答案 (1)285.8 kJ·mol －
1 (2)1∶3
解析 (1)H 2的燃烧热应以燃烧1 mol H 2为标准，当H 2完全燃烧生成2.00 mol H 2O(l)时，需燃烧2.00 mol H 2，故H 2的燃烧热为571.6 kJ 2 mol ＝285.8 kJ·mol －1。
(2)设混合气体中H 2和CH 4的物质的量分别为x 和y ，则有：
???
??
x ＋y ＝112 L 22.4 L·mol －1
x ×285.8 kJ·
mol －1＋y ×890 kJ·mol －1＝3 695 kJ 解之得：x ≈1.25 mol ，y ＝3.75 mol 则n (H 2)∶n (CH 4)＝1∶3。
方法技巧——混合物燃烧的相关计算
(1)利用燃烧热求混合物组成，常见的方法有列方程组法、十字交叉法、估算法。其中十字交叉法是进行两组混合物平均量与组分量计算的一种简便方法。
(2)求混合物燃烧所放出的热量时，应首先根据混合物的比例，求出各组分的物质的量，再根据对应的热化学方程式求出各组分放出的热量，最后求放出的总热量。基本思路是“先分后合”，即先分开求热量，再将热量加起来得总热量。
相关链接
反应热、燃烧热和中和热的比较
二、能源
1．能源的概念及其分类
(1)能源的概念
能源是能提供能量的资源，它包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。
(2)能源的分类
2.化石燃料和新能源
(1)化石燃料的弊端：蕴藏量有限、不能再生；利用率低；污染环境，特别是会造成酸雨和温室效应。
(2)太阳能是能量巨大的清洁能源，缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。
(3)氢能有三大优点：一是燃烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。
3．能源危机的解决方法
开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。
(1)沼气和天然气的主要成分都是甲烷，沼气是可再生能源，天然气是不可再生能源。
(2)未来最理想的新能源是氢能。
例
3“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是()
A．煤炭、汽油、潮汐能
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、沼气
D．地热能、海洋能、核能
答案 C
解析煤炭、天然气属于化石燃料，属于不可再生能源，也不是新能源，A、B项错误；地热能来自地球本身，绝大多数海洋能来自太阳能，核能来自原子核的变化，D项错误。
例
4 能源是人类赖以生存和发展的重要物质
基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题：
(1)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是 (填字母)。
A ．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用
B ．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠
C ．煤燃烧时生成大量的SO 2和烟尘，对环境污染严重
D ．通过洁净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的利用率
(2)根据“绿色化学”的思想，为了制备氢气，某化学家设计了下列化学反应步骤： ①CaBr 2＋H 2O=====750 ℃
CaO ＋2HBr
②2HBr ＋Hg=====100 ℃
HgBr 2＋H 2↑ ③HgBr 2＋CaO=====250 ℃
HgO ＋CaBr 2 ④2HgO=====500 ℃
2Hg ＋O 2↑
上述过程的总反应可表示为 。
(3)也有人认为利用氢气作为能源不太现实。你的观点呢？请说明能够支持你的观点的理由： 。 答案 (1)ACD (2)2H 2O=====催化剂
△
2H 2↑＋O 2↑ (3)不现实，理由是现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氢气的熔、沸点太低，给储存和运输带来很大困难(或：现实，制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等)
解析 (1)煤是一种化石燃料，也是一种重要的化工原料，属于不可再生能源，把煤作燃料简单燃烧是一种浪费，并且煤燃烧时生成的SO 2和烟尘会对环境造成污染，通过洁净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤的污染，还能提高煤燃烧的热利用率。 (2)将(①＋②＋③)×2＋④得到：2H 2O=====催化剂
△2H 2↑＋O 2↑。 思维启迪
能源是人类生存和发展的重要支撑因素，我们要科学合理地使用常规能源，不断开发利用新能源，寻找解决能源危机的新方法、新措施，增强社会责任意识。
相关链接
(1)能源及其重要作用
能源就是能提供能量的资源，它包括化石燃料(煤、石油和天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，它的开发和利用情况，可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科技水平。
(2)我国的能源状况
①能源种类。我国目前使用的能源主要是化石燃料、水能和核能，人均值很低，核能的原料铀的含量很低，仅够4 000万千瓦的核电站运行30年。
②能源的总消费量和人均消费量。我国能源的总消费量和人均消费量从改革开放到1995年逐年增加，从1995年开始有减小的趋势，主要原因是实施了开源节流的措施。
③能源利用率。我国总的能源利用率只有9%，低于发达国家水平，所以节约能源的空间很大。
(3)解决能源危机的措施
①开源节流，提高能源的利用率。调节和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约油气资源，加大科技投入。
②新能源的开发。太阳能、风能和氢能等是最有希望的新能源。这些新能源资源丰富，可以再生，且使用时几乎没有污染。
1．已知H 2(g)＋12
O 2(g)===H 2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ·mol －
1。下列说法中错误的是( )
A ．H 2的燃烧热为241.8 kJ·mol －
1 B ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH ＝－483.6 kJ·mol －
1
C ．1 mol H 2完全燃烧生成液态水放出的热量大于241.8 kJ
D ．断裂1 mol H 2O(g)的化学键吸收的总能量大于断裂1 mol H 2和0.5 mol O 2的化学键所吸收的总能量 答案 A
解析 已知热化学方程式中H 2O 呈气态，A 项错误；由已知热化学方程式可知B 项正确；由气态水转化为液态水需要放出热量，所以1 mol H 2完全燃烧生成液态水放出的热量大于241.8 kJ ，C 项正确；H 2燃烧放热，说明断裂1 mol H 2和0.5 mol O 2的化学键所吸收的总能量小于形成1 mol H 2O(g)的化学键释放的总能量，而形成1 mol H 2O(g)的化学键释放的总能量等于断裂1 mol H 2O(g)的化学键吸收的总能量，D 项正确。
2．(2018·杭州学军中学期中考试)以下几个热化学方程式能表示相应物质的燃烧热的是( ) A ．C(s)＋1
2O 2(g)===CO(g)
ΔH ＝－110.5 kJ·mol －1
B ．C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －
1 C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1 D ．CH 3OH(g)＋1
2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2(g)
ΔH ＝－193.0 kJ·mol －
1 答案 B
解析 表示燃烧热的热化学方程式应满足以下两点：一是物质完全燃烧并形成稳定的氧化物，二是发生燃烧的物质的化学计量数必须是1。A 项，碳没有完全燃烧，错误；C 项，H 2的化学计量数不是1，错误；D 项，CH 3OH 的燃烧产物应是CO 2与液态水，而不是CO 2与H 2，错误。
3．1.5 g 火箭燃料二甲基肼(H 3C —NH —NH —CH 3)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出50 kJ 热量，则二甲基肼的燃烧热为( ) A ．1 000 kJ·mol －
1 B ．1 500 kJ·mol －
1 C ．
2 000 kJ·mol －1 D ．
3 000 kJ·mol －
1
答案 C
解析 由二甲基肼的摩尔质量为60 g·mol
－1
知，n ＝ 1.5 g 60 g·mol
－1＝1
40 mol ，所以1 mol 二甲基肼完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热量为2 000 kJ ，即燃烧热为2 000 kJ·mol －
1。 4．氢气(H 2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C 8H 18)、甲烷(CH 4)燃烧的热化学方程式分别为
H 2(g)＋1
2O 2(g)===H 2O(l)
ΔH ＝－285.8 kJ·mol －
1
CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－282.9 kJ·mol －1
C 8H 18(l)＋25
2O 2(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(l)
ΔH ＝－5 518 kJ·mol －1
CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890.3 kJ·mol －1
相同质量的H 2、CO 、C 8H 18、CH 4完全燃烧时，放出热量最少的是( ) A ．H 2(g) B ．CO(g) C ．C 8H 18(l) D ．CH 4(g)
答案 B
解析 比较285.82、282.928、5 518114、890.316的大小，可知相同质量时，CO(g)放出的热量最少。
5．下列叙述中正确的是( ) A ．电能是二次能源 B ．水力是二次能源 C ．天然气是二次能源 D ．水煤气是一次能源 答案 A
解析 根据能源的划分原则，电能和水煤气属于二次能源，水力和天然气是一次能源。 6．能源与我们的日常生活密切相关，下列有关能源的叙述中错误的是( ) A ．我国目前使用的主要能源是化石燃料，属于不可再生能源 B ．提高燃料的燃烧效率对于节约能源十分重要
C ．科学家正在研究开发太阳能、风能、潮汐能等新能源，并取得了一定进展
D ．氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平已经能够全面推广使用氢能 答案 D
解析 A 项，我国目前使用的主要能源是煤和石油等化石燃料，正确；B 项，提高燃料的燃烧效率对于节约能源十分重要，正确；C 项，科学家正在研究开发太阳能、风能、潮汐能等新能源，并取得了一定进展，正确；D 项，氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平还没有为全面推广使用氢能做好准备，氢气的储存和安全仍存在问题，错误。
题组一燃烧热及其热化学方程式
1．下列对燃烧热的理解中正确的是()
A．可燃物燃烧放出的热量就是其燃烧热
B．1 mol可燃物发生氧化还原反应所放出的热量就是其燃烧热C．101 kPa时，1 mol H2燃烧生成液态水时放出的热量就是其燃烧热D．燃烧热随热化学方程式中物质前的化学计量数的改变而改变
答案 C
解析解答本题的关键：
2．下列热化学方程式中ΔH 的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是( ) A ．H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH ＝－184.6 kJ·mol －
1 B ．CO(g)＋1
2O 2(g)===CO 2(g)
ΔH ＝－283 kJ·mol －1 C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1
D ．CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－802.3 kJ·mol －1 答案 B
解析 根据燃烧热的概念可知，A 项生成的不是氧化物，B 项符合燃烧热的概念，C 项H 2的化学计量数不是1，D 项生成的不是液态水。 3．下列说法正确的是( )
A ．乙烯完全燃烧时，放出的热量为乙烯的燃烧热
B ．在25 ℃、101 kPa 时，1 mol 碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C ．由2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH ＝－566 kJ·mol －
1，可知CO 的燃烧热为283 kJ·mol －
1 D ．乙炔的燃烧热为1 299.6 kJ·mol －
1，则2C 2H 2(g)＋5O 2(g)===4CO 2(g)＋2H 2O(g)反应的ΔH ＝－2 599.2 kJ·mol －
1 答案 C
解析 选项A 没有指明乙烯的物质的量为1 mol ，且没说明水的聚集状态；选项B 中没有指明1 mol 碳完全燃烧生成CO 2(g)；选项D 中热化学方程式中生成物水应为液态且反应热ΔH 与其不对应。
4．甲醇属于可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料，下列能正确表示甲醇燃烧热的热化学
方程式为( )
A ．CH 3OH(l)＋3
2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l)
ΔH ＝＋763.3 kJ·mol －
1
B ．CH 3OH(l)＋3
2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l)
ΔH ＝－763.3 kJ·mol －1
C ．CH 3OH(l)＋3
2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g)
ΔH ＝－675.3 kJ·mol －1
D ．2CH 3OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－1 526.6 kJ·mol －1 答案 B
解析 根据燃烧热的定义，书写表示燃烧热的热化学方程式时要以1 mol 可燃物为标准，其他物质的化学计量数可为分数，且生成物应为稳定氧化物。
5．25 ℃、101 kPa 下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH ＝－393.5 kJ·mol －
1、ΔH ＝－285.8 kJ·mol －
1、ΔH ＝－890.31 kJ·mol －
1、ΔH ＝－2 800 kJ·mol －
1，则下列热化学方程式正确的是( )
A ．C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1
B ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －
1 C ．CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－890.31 kJ·mol －
1
D.1
2
C 6H 12O 6(s)＋3O 2(g)===3CO 2(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－1 400 kJ·mol －1 答案 D
解析 根据燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO 2(g)是C 的稳定氧化物，生成的H 2O 应该为液态，故只有D 正确。 6．一些烷烃的燃烧热如下表：
下列说法正确的是( )
A ．正戊烷的燃烧热大约是3 540 kJ·mol －
1 B ．热稳定性：正丁烷＞异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C 2H 6(g)＋7O 2(g)===4CO 2(g)＋6H 2O(g) ΔH ＝－1 560.8 kJ·mol －
1 D ．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多 答案 A
解析 A 项，由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2-甲基丁烷的燃烧热略大些，正确；B 项，正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，1 mol 正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol 异丁烷完全燃烧放出的热量多，即1 mol 正丁烷与O 2反应时断键所吸收的能量比1 mol 异丁烷与O 2反应时断键所吸收的能量少，从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷，错误；C 项，ΔH ＝－3 121.6 kJ·mol
－1
且H 2O 应为液态，
错误；D 项，1 g CH 4燃烧放出55.64 kJ 的热量，1 g C 2H 6燃烧放出52.03 kJ 的热量，错误。 题组二 燃烧热的相关计算
7．油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应： C 57H 104O 6(s)＋80O 2(g)===57CO 2(g)＋52H 2O(l)
已知燃烧1 kg 该化合物释放出热量3.8×104 kJ ，油酸甘油酯的燃烧热为( ) A ．3.8×104 kJ·mol －
1 B ．－3.8×104 kJ·mol －
1 C ．3.4×104 kJ·mol －1 D ．－3.4×104 kJ·mol －
1
答案 C
解析 燃烧热是指25 ℃、101 kPa 下，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，则1 mol 油酸甘油酯的燃烧热为3.8×104 kJ 1 000 g ×884 g·mol －1≈3.4×104 kJ·mol －1。
8．已知丙烷的燃烧热ΔH ＝－2 215 kJ·mol －
1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g 水，则放出的热量约为( ) A ．55 kJ B ．220 kJ C ．550 kJ D ．1 108 kJ
答案 A
解析 丙烷分子式是C 3H 8,1 mol 丙烷燃烧会产生4 mol 水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g 水，消耗丙烷的物质的量是n (C 3H 8)＝0.025 mol ，所以反应放出的热量是2 215 kJ·mol －
1×0.025 mol ≈ 55 kJ ，故答案是A 。
9．已知：2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －
1 CO(g)＋12
O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－282.9 kJ·mol －1
某H 2和CO 的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ 热量，同时生成3.6 g 液态水，则原混合气体中H 2和CO 的物质的量之比为( )
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶3
答案 C
解析根据热化学方程式可知：H2的燃烧热为571.6 kJ·mol－1÷2＝285.8 kJ·mol－1。生成的
n(H2O)＝3.6 g
18 g·mol－1
＝0.2 mol，参加反应的H2为0.2 mol，故H2燃烧放出的热量为0.2 mol ×285.8 kJ·mol－1＝57.16 kJ。CO燃烧放出的热量为113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，故n(CO)
＝
Q放
|ΔH(CO)|＝
56.58 kJ
282.9 kJ·mol－1
＝0.2 mol。则n(H2)∶n(CO)＝1∶1。
题组三能源
10．下列图示关系中不正确的是()
答案 B
11．当今国际能源研究的热点之一是寻找新能源，下列能源不属于新能源的是() A．太阳能B．氢能
C．风能D．天然气
答案 D
解析新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。12．合理利用燃料减小污染符合“可持续发展”理念，下列关于燃料的说法正确的是() A．“可燃冰”(化学组成为CH4·n H2O)是将水变为油的新型燃料
B．氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料
C．乙醇是比汽油更环保、不可再生的燃料
D．石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料
答案 B
解析A项，“可燃冰”外观像冰，其化学组成是CH4·n H2O，水的化学式为H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，错误；B项，氢能源具有来源广、热值高的优点，且燃烧后生成水，对环境无污染，正确；C项，乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，其燃烧产物是二氧化碳和水，但乙醇为可再生能源，错误；D项，石油和煤都属于化石燃料，且属于不可再生能源，错误。
13．能源与人类的生活和社会发展密切相关，下列关于能源开发和利用的说法中，你认为说法不正确的是()
A．充分利用太阳能
B．因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能
C．合理、安全开发利用氢能、核能
D．能源都是通过化学反应获得的
答案 D
解析A项，太阳能取之不尽用之不竭且绿色无污染，是理想的能源，故应充分利用太阳能，正确；B项，风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染，故应因地制宜合理开发，正确；C 项，氢能来源广、热值高、无污染，核能安全开发后也是理想能源，正确；D项，人类利用的能源不一定都是通过化学反应获得的，如水力发电，错误。