資源簡介

第2課時　燃料燃燒釋放的能量　氫燃料的應用前景
1．能從物質及能量轉化的角度評價燃料的使用價值。
2．能對能源的使用方案進行評價。
素材　氫能制備方法的對比。
制氫方法 反應簡介 優　　點 缺　　點
化石燃料制氫 煤制氫 主要分為煤的焦化和煤的氣化 產量高、成本較低，商業化技術成熟 排放溫室氣體
天然氣、 輕質油制氫 與水蒸氣反應生成氫氣 產量高、成本較低 排放溫室氣體
重油制氫 采用部分氧化法，重油與水蒸氣及氧氣反應，制得氫氣 成本低 反應所需溫度高，制得氫氣純度不高，排放溫室氣體
電解水制氫 將直流電通入水中使水分解為氫氣和氧氣的氧化還原反應 環保、純度高 成本高
光解水制氫 利用催化劑，光催化水分解放出氫氣 環保無污染，利用太陽能 技術不成熟，轉化率低
微生物制氫 借助于微生物產生氫酶，進而催化水分解，制取氫氣 環保，產量高 技術不成熟
問題一　能源的分類。
能源分為常規能源與新能源。
常規能源：在一定歷史時期和科學技術水平下，已經被廣泛應用的能源。如煤、石油、天然氣等。
新能源：采用先進方法以及新發展的技術加以利用的能源。如太陽能、風能、氫能、海洋能等。
問題二　氫能的應用。
1．氫能的優點：原料來源廣，產物無污染，熱值高。
2．制備方法：
(1) 水煤氣法　C＋H2O(g)CO＋H2　　CO＋H2O(g)CO2＋H2
(2) 電解水法　2H2O2H2↑＋O2↑
(3) 甲烷法　CH4C＋2H2　　CH4＋H2O(g)CO＋3H2　　2CH4＋O22CO＋4H2
3．氫能大規模使用的限制
限制氫能大規模使用的因素主要是制備和儲運兩個方面。
氫氣的制備一般采用將太陽能轉化為電能，再將水催化電解獲得，其中最關鍵的問題，就是高效、廉價、綠色的催化技術。
氫氣密度小，熔點低，難液化，對貯存容器的要求很高，目前科學家正致力于研究具備良好吸收和釋放氫氣性能的合金，如鑭鎳合金等。
　CO(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)過程的能量變化如下圖所示。下列有關說法正確的是(　B　)
A．該反應為吸熱反應
B．1mol CO(g)與1mol H2O(g)所具有的總能量大于1mol CO2(g)與1mol H2(g)所具有的總能量
C．反應的熱化學方程式是CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋41kJ·mol－1
D．1mol CO2(g)和1mol H2(g)反應生成1mol CO(g)和 1mol H2O(g)要放出 41kJ 熱
【解析】　根據圖像可知，反應物的總能量比生成物的高，所以該反應是放熱反應。1mol CO(g)與1mol H2O(g)所具有的總能量大，故A項錯誤，B項正確。ΔH＝－41kJ·mol－1, C項錯誤。1mol CO2(g)和1mol H2(g)反應生成1mol CO(g)和1mol H2O(g)是圖中反應的逆反應，所以應吸收41kJ熱，D項錯誤。
【素養要求】　能舉例說明化學科學在生產、生活中的應用價值。
　氫氣是一種理想的新能源，已知下列兩個熱化學方程式：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－563.6kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.5kJ·mol－1
試計算，燃燒__0.39__(保留兩位小數)kg氫氣生成液態水放出的熱與燃燒5.60kg一氧化碳生成二氧化碳放出的熱相等，兩種燃料的質量比約為__m(CO)∶m(H2)＝14∶1__(化為最簡整數比)。
【解析】　按熱化學方程式計算，5.6kg CO燃燒生成CO2放出熱：×563.6kJ＝5.636×104kJ，放出同樣多的熱需要H2: ×2×2g≈394.5g≈0.39kg。兩種燃料的質量比約為14∶1。
【素養要求】　能從物質及能量轉化的角度評價燃料的使用價值。
*選做強化題　反應N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的能量變化如下圖所示。已知斷開1mol N2(g)中的化學鍵需吸收946kJ能量，斷開1mol O2(g)中的化學鍵需吸收498kJ能量。下列說法正確的是(　C　)
A．N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝－180kJ·mol－1
B．NO(g)===N2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋90kJ·mol－1
C．斷開1mol NO(g)中的化學鍵需吸收632kJ能量
D．形成1 mol NO(g)中的化學鍵可釋放90kJ能量
【解析】　從圖像可知，反應N2(g)＋O2(g)===2NO(g)是吸熱反應，ΔH＞0, A項錯誤。NO(g)===N2(g)＋O2(g) 是放熱反應，ΔH＜0, B項錯誤。斷開化學鍵需吸收能量，D項錯誤。
【素養要求】　能基于化學鍵解釋某些化學反應的能量變化。

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