专题6　第2单元　第2课时　燃料燃烧释放的能量　氢燃料的应用前景 教案

第2课时　燃料燃烧释放的能量　氢燃料的应用前景
1．能从物质及能量转化的角度评价燃料的使用价值。
2．能对能源的使用方案进行评价。
素材　氢能制备方法的对比。
制氢方法 反应简介 优　　点 缺　　点
化石燃料制氢 煤制氢 主要分为煤的焦化和煤的气化 产量高、成本较低，商业化技术成熟 排放温室气体
天然气、 轻质油制氢 与水蒸气反应生成氢气 产量高、成本较低 排放温室气体
重油制氢 采用部分氧化法，重油与水蒸气及氧气反应，制得氢气 成本低 反应所需温度高，制得氢气纯度不高，排放温室气体
电解水制氢 将直流电通入水中使水分解为氢气和氧气的氧化还原反应 环保、纯度高 成本高
光解水制氢 利用催化剂，光催化水分解放出氢气 环保无污染，利用太阳能 技术不成熟，转化率低
微生物制氢 借助于微生物产生氢酶，进而催化水分解，制取氢气 环保，产量高 技术不成熟
问题一　能源的分类。
能源分为常规能源与新能源。
常规能源：在一定历史时期和科学技术水平下，已经被广泛应用的能源。如煤、石油、天然气等。
新能源：采用先进方法以及新发展的技术加以利用的能源。如太阳能、风能、氢能、海洋能等。
问题二　氢能的应用。
1．氢能的优点：原料来源广，产物无污染，热值高。
2．制备方法：
(1) 水煤气法　C＋H2O(g)CO＋H2　　CO＋H2O(g)CO2＋H2
(2) 电解水法　2H2O2H2↑＋O2↑
(3) 甲烷法　CH4C＋2H2　　CH4＋H2O(g)CO＋3H2　　2CH4＋O22CO＋4H2
3．氢能大规模使用的限制
限制氢能大规模使用的因素主要是制备和储运两个方面。
氢气的制备一般采用将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得，其中最关键的问题，就是高效、廉价、绿色的催化技术。
氢气密度小，熔点低，难液化，对贮存容器的要求很高，目前科学家正致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金，如镧镍合金等。
　CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)过程的能量变化如下图所示。下列有关说法正确的是(　B　)
A．该反应为吸热反应
B．1mol CO(g)与1mol H2O(g)所具有的总能量大于1mol CO2(g)与1mol H2(g)所具有的总能量
C．反应的热化学方程式是CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋41kJ·mol－1
D．1mol CO2(g)和1mol H2(g)反应生成1mol CO(g)和 1mol H2O(g)要放出 41kJ 热
【解析】　根据图像可知，反应物的总能量比生成物的高，所以该反应是放热反应。1mol CO(g)与1mol H2O(g)所具有的总能量大，故A项错误，B项正确。ΔH＝－41kJ·mol－1, C项错误。1mol CO2(g)和1mol H2(g)反应生成1mol CO(g)和1mol H2O(g)是图中反应的逆反应，所以应吸收41kJ热，D项错误。
【素养要求】　能举例说明化学科学在生产、生活中的应用价值。
　氢气是一种理想的新能源，已知下列两个热化学方程式：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－563.6kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.5kJ·mol－1
试计算，燃烧__0.39__(保留两位小数)kg氢气生成液态水放出的热与燃烧5.60kg一氧化碳生成二氧化碳放出的热相等，两种燃料的质量比约为__m(CO)∶m(H2)＝14∶1__(化为最简整数比)。
【解析】　按热化学方程式计算，5.6kg CO燃烧生成CO2放出热：×563.6kJ＝5.636×104kJ，放出同样多的热需要H2: ×2×2g≈394.5g≈0.39kg。两种燃料的质量比约为14∶1。
【素养要求】　能从物质及能量转化的角度评价燃料的使用价值。
*选做强化题　反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的能量变化如下图所示。已知断开1mol N2(g)中的化学键需吸收946kJ能量，断开1mol O2(g)中的化学键需吸收498kJ能量。下列说法正确的是(　C　)
A．N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝－180kJ·mol－1
B．NO(g)===N2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋90kJ·mol－1
C．断开1mol NO(g)中的化学键需吸收632kJ能量
D．形成1 mol NO(g)中的化学键可释放90kJ能量
【解析】　从图像可知，反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)是吸热反应，ΔH＞0, A项错误。NO(g)===N2(g)＋O2(g) 是放热反应，ΔH＜0, B项错误。断开化学键需吸收能量，D项错误。
【素养要求】　能基于化学键解释某些化学反应的能量变化。