泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。 0.50mol/l.盐酸、0.55mol/LNaO)H溶液①。 实验步骤 1.在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的 小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯 之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料 环形玻璃搅棒 板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使 温度计 温度计和环形玻璃搅拌棒通过,以达到保温、隔热、 减少实验过程中热量损失的目的·,如图1-3所示。该 实验也可在保温杯中进行。 2.用一个量筒量取50ml.0.50mol/l.盐酸,倒入 小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记人下表。然 碎泡沫塑料 后把温度计上的酸用水冲洗干净。 3.用另一个量筒量取50ml.0.55mol/L.NnOH溶图13中租应反应热的测定 液,并用温度计测量NaO)H溶液的温度,记入下表。 1.把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的 丶κ川H溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)·盖妤盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻 搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度·记为终止温度,记入下表 重复实验步骤2~4三次。 温 度 起始温度4/℃终止温度温度差 实验次数C1NH平均值4℃(-4)/℃ 3 实验数据处理 1.取三次测量所得数据的平均值作为计算依据. 1飞 :/℃ t:-1)℃ 2.计算反应热 为了计算简便,我们近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度和比热容与水相冏,并忽 略实验装置的比热容,则: (1)5oml.O.5omol/l盐酸的质量川=50g·50ml.0.55mol/.丶aOH溶液的质量 ①为了保证0.inl1.的盐酸完全被丶n用中和,采用(.smL.Na(川溶液,使碱稍稍过量 第一节化学反应与能量的变化5
g (2)中和后生成的溶液的比热容c=4.18J/(g·℃),50ml0.50mol/L盐酸与 50mL0.55mol/ L NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为: (m1+m2)·c·(t2-1)=0.418(12-t1)kJ 生成 I mol H2O时的反应热为: △H=-0.418(-4) 0.025 kJ/mol 习m 1.举例说明什么叫反应热,它的符号和单位是什么? 2.用物质结构的知识说明为什么有的反应吸热,有的反应放热。 3.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。 (1)1molN2(g)与适量H2(g)起反应生成NH3(g),放出92.2k热量。 (2)1molN2(g)与适量O2(g)起反应生成NO2(g),吸收68k热量。 (3)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应生成CuO(s),放出157k热量。 (4)1molC(s)与适量H2O(g)起反应生成COg)和H2(g),吸收131.5k热量 (5)卫星发射时可用肼(N2H4)作燃料,1 moI N, H(l)在O2(g)中燃烧,生成N2(g)和H2O(1), 放出622kJ热量。 (6)汽油的重要成分是辛烷(CH18),1 mol CH(1)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和 H2O(D),放出5518k热量 4.根据下列图式,写出反应的热化学方程式。 能量 能量 反应物CO(g)+H2O(g) CO(g)+H4O(g)生成物 △H=-41kJ/mol AH+41 kJ/mol CO(g)+Hg)生成物 反应物COg)+H2(g) 反应过程 反应过程 (1) (2) 6第一章化学反应与能量
燃烧热能源 燃烧热 由于反应的情况不同,反应热可分为多种,例如燃烧热、中和热、溶解热等,其中以 跟燃料品质相关的燃烧热实际应用较广。 l0lkPa时,lmol纯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,单位为kJ/mol。燃烧热通常可利用仪器由 实验测得。例如,实验测得在25℃、101kPa时, I mol Ch4完全燃烧放出890.31kJ的热量,就是CH 的燃烧热。 燃烧热 heat of combustion CH(g)+20, (g)CO(g)+2H O(I)AH=-890 31 kJ/mol 在上述反应中,既然反应产物CO2和HO是经过完全燃烧而生成的稳定氧化物,这 就意味着它们不能再燃烧了 表1-1一些物质的燃烧热① 名称 化学式 △H/(kJ·mol-)名称化学式△H/(kJ·mol-") 石墨 C(s) 393.5 乙烷 CH(g) 1559.8 金刚石 C(s) -395.0 乙烯C2H4(g) 1411.0 氢气 H2(g) 285.8 乙炔 CH(g) 1299.6 氧化碳 CO(g) 283.0 乙醇C2HOH(D) 1366.8 甲烷 CH(g) 890.31 丙烷 CHs(g) 2219.9 甲醇 CH,OH(D 726.51 CH(D) 3267.5 思专与交流」 应根据什么标准来选择燃料?举例说明。 提示:可从物质的燃烧热、燃料的储量、开采、运输、储存的条件、价格、对生态环 境的影响等各方面综合考虑。 ①表中所列数据均为25℃,101kPa时物质的燃烧热,此时生成物中的水都是液态。 第二节燃烧热能源7
能源 能源就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。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学技术水平。 我国目前使用的主要能源是化石燃料,它们的蕴臧量有限,而且不能再生,最终将会 枯竭。解决的办法是开源节流,即开发新的能源和节约现有的能源,提高能源的利用率。 资。判。 我国能源状况 能源种类 我国目前已探明的儲量 在世界所占地位 煤 1100亿吨 世界人均值的1/2 石油 32.6亿吨 世界人均值的1/10 仅够4000万千瓦核电站运行30年 水能 3.7亿干瓦(年发电量190亿度)世界首位,但人均值不高 1500 能源总消费量 125000 0人均能源消费碌 还类学 a9習 资料 7500X 我国能源利用率 )看 基于我国目前的技术水 198 平和管理水平,能源从开采、 图11近年来我国能源总消费量与人均能源消费量 运输、加工到终端的利用效 加强科技投入,提高管理水平,改善开采、运输、加率都很低,浪费很大。据统 L等各个环节,科学地挖制燃烧反应,使燃料充分燃烧.计,开采效率为32%,加工 提高能源的使用效率是节约能源的重要措施。因此.提运输效率为70%,终端利用 高燃料的利用率成为国际能源研究的热点课题。 奉为11%,总效率为9%,即 为了应对能源危机,满足不断增大的能源需求,当个有9%的能源未被有效利用 国际能源研究的另一热点就是,}找新的能源。现正探索的 工业生产的主要产品能量单 耗比先进水平高30%~80% 新能源有太阳能、能、风能、地热能、海洋能和生住物质 能源利用效率远低于发达国 能等。它们资源富,可以冉生·没有污染或很少污染 家水平。 很可能成为未米的主要能源。 8第一章化学反应与能量
太阳能太阳能能量巨大,取之不尽,用之不竭,而且清洁、无污染,不需要开采、 运输。但它的缺点是能量密度低[在北京夏季中午仅为0.946W(cm2·min)],需要面积 很大的收集和转换装置,造成成本偏高。另外,它的稳定性也差,受季节、气候、纬度、 海拔的影响。 太阳能的利用,一般是把太阳辐射能先转化成热能、 电能或化学能,再加以利用。 氢能氢能的优点是燃烧热值高,资源丰富(它的主要 来源是水,地球上水量丰富,并且氢燃烧后又生成水·可 以反复使用).无毒、无污染。缺点是储存、运输困难。目 前以水为原料获得廉价、丰富的氢能的技术还有待突破。 氢已用作火箭和燃料电池的燃料 地热能世界上地热能蕴藏丰富,相当于煤储量的1.7 亿倍。现在许多国家都在进行地热勘探、发现和打出了地热泉 和地热井730多处。地热已被用于采暖、育种、温室、发电等图15追太阳能集热器 方面 OOo 09区 a圆G 图16使川太阳能电池的计算器 图17使川太阳能电池的汽个 风能风能是太阳能的一种转換形式,地球接受到的太 阳辐射能约有3%被转换成风能。风能能量巨大,地球一年 可利用的风能相当于5×lokW·h电能,是目前全世界能 量消耗的30倍。但风能具有不稳定性,受地区、季节、气 候影响甚大。 图18风能发电 第二节燃烧热能源9