知识讲解_燃烧热 化学反应热的计算_提高

1 燃烧热 化学反应热的计算 【学习目标】 　　1、了解燃烧热、中和热的概念，并能进行简单的计算； 　　2、了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义； 　　3、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算。 【要点梳理】 要点一、反应热的类型 1、燃烧热：在 101kPa 时，1mol 物质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。燃烧热的 单位一般用 kJ/mol 表示。 　　要点诠释：燃烧热是反应热的一种形式。使用燃烧热的概念时要理解下列要点。 　　① 规定是在 101 kPa 压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在 101kPa 下测定出来的。因为压强不 同，反应热有所不同。 　　② 规定可燃物的物质的量为 1mol(这样才有可比性)。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可 燃物的化学计量数为 1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18 的燃烧热为 5518kJ/mol，用热化学方 程式表示则为 　　C8H18(l)+ O2(g)= 8CO2(g)+9H2O(l)　△H=－5518kJ/mol 　　③ 规定生成物为稳定的氧化物．例如 C→ CO2、H →H2O(l)、S →SO2 等。 　　 　C(s)+O2(g)=CO2(g) 　　△H=－393.5kJ/mol 2、中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1mol H2O，这时的反应热叫中和热。 　　中和热的表示：H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)　△H=－57.3kJ/mol。 　　要点诠释： 　　① 这里的稀溶液一般要求酸溶液中的 c(H＋)≤1mol/L，碱溶液中的 c(OH－)≤1mol/L。这是因浓酸溶液和浓 碱溶液相互稀释时会放出热量。 　　②强酸与强碱的中和反应其实质是 H＋和 OH－反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定，1molH ＋和 1molOH－反应生成 1molH2O 时，放出热量 57.3kJ。其热化学方程式为 　　H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)；△H=－57.3kJ/mol 　　因此，所有中和反应的△H 相同，都为－57.3kJ/mol。 　　③ 中和热是以生成 1molH2O 为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为 1，其酸、 碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成 1mol H2O 均放热 57.3kJ， 弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于 57.3kJ/mol。 【高清课堂：燃烧热 化学反应热的计算】 要点诠释：比较燃烧热与中和热 　 　 燃烧热 中和热 能量变化 放热反应相同 点 △H △H△H2>△H3　　　　　　　　 B. △H1△H3　　　　　　　　 D. △H1>△H3>△H2 　　【答案】 D 　　【解析】弱电解质电离吸热，中和过程放热少；浓硫酸稀释放热，中和过程放热多。△H 的比较要注意符 号，放热越多，△H 越小。 【高清课堂：燃烧热 化学反应热的计算】 【变式 2】已知： 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l); H1= – 572 kJ /mol CH4(g) +2O2(g) = CO2(g)+2H2O (l);  H2= – 890 kJ/mol 由 1 mol H2 和 2 mol CH4 组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。 　　【答案】2066kJ 【解析】1mol H2 完全燃烧放出的热量是 572kJ/2，2mol CH4 完全燃烧放出的热量是 890kJ×2，本题释放的 总能量应当是(572/2+890×2 )kJ． 　　【变式 3】城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是 CO 和 H2 的混合气体，它由 煤炭和水蒸气反应制得，故又称水煤气。 　　(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式___________________________________. 　　(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为 　　C3H8(g) +5O2(g)＝3CO2(g) + 4H2O(l)　△H=–2220.0 kJ/mol，又知 CO 气体燃烧的热化学方程式为：CO(g) +1/2O2(g) ＝CO2(g)　△H=–282.57 kJ/mol， 　　试比较同物质的量的 C3H8 和 CO 燃烧，产生的热量比值约为________________。 　　(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g) ＝ 2H2O(l)　△H=–571.6 kJ/mol，试比较同质量的 H2 和 C3H8 燃烧，产生的热量比值约为________________。 　　(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是________________。 　　【答案】 　　(1)C＋H2O CO＋H2． 　　(2)7.8：1 　　(3)2.8：1 　　(4)①不产生 CO2，不会因温室效应而影响大气环境；②H2 来源丰富；③其燃烧产物对环境无污染． 类型二、能源的利用 　　例 2 我国二氧化碳的排放量位居世界第二，为减少二氧化碳这种温室气体的排放，下列措施不对的是： 　　A. 大力发展氢能源　　 　　　　B. 充分利用太阳能 　　C. 不使用含碳能源　　　　　　 D. 提高能源利用率　　 　　【答案】C　 　　【解析】目前全球能源还主要依靠含碳物质的燃烧。要减少二氧化碳的排放应在开发新能源、提高能源利 用率等方面下功夫。 举一反三： 　　【变式 1】下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是( ) 　　A、化石能源物质内部蕴涵着大量的能量　　 　　B、绿色植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能“贮存”起来 　　C、物质的化学能可以在不同的条件下转为热能、电能为人类利用 　　D、吸热反应没有利用价值　 　　【答案】D　 6 类型三、盖斯定律 反应热的计算 　　例 3（2015 质检）1 mol O2 与足量氢气反应产生水蒸气放热 483.6 kJ，写出该反应的热化学方程 式________。若 1 g 水蒸气转化成液态水放热 2.444 kJ，请写出表示氢气的燃烧热的热化学方程式________。 【思路点拨】书写热化学方程式时要注意题中的要求，尤其要留意物质的状态和数量。 【答案】2H2 (g)+O2 (g)==2H2O (g) ΔH=－483.6 kJ/mol H2 (g)+ O2 (g)==H2O (l) ΔH=－285.8 kJ/mol 【解析】据题意知，1 mol O2 与足量 H2 反应的热化学方程式为 O2 (g)+2H2 (g)==2H2O(g) ΔH=－483.6 kJ/mol。 上述反应中共生成 36 g 水蒸气，1 g H2O (g)—→H2O (l)放出的热量为 2.444 kJ，所以 36 g H2O (g)—→H2O (l) 放出的热量为 2.444 kJ/g×36 g=87.984 kJ，所以 1 mol O2 与 2 mol H2 反应生成液态水时的热化学方程式为 O2 (g)+2H2 (g)==2H2O (l) ΔH=－571.584 kJ/mol。故 H2 的燃烧热约为 285.8 kJ/mol，表示 H2 的燃烧热的热化学方 程式为 H2 (g)+ O2 (g)==H2O (l) ΔH=－285.8 kJ/mol。 【总结升华】“燃烧热的热化学方程式”与“燃烧的热化学方程式”的书写不同。写燃烧热的热化学方程 式时可燃物必须为 1 mol，燃烧的热化学方程式不强调可燃物的物质的量，可为任意值。 举一反三： 【变式 1】（2015 北京海淀）（1）在 101 kPa 时，4 g 硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫，放出 27 kJ 的 热量，硫的燃烧热ΔH 为________，硫燃烧的热化学方程式为________。 （2）在 101 kPa 时，氢气在 1 mol 氧气中完全燃烧，生成 2 mol 液态水，放出 571.6 kJ 的热量，氢气的燃 烧热为________，表示氢气燃烧热的热化学方程式为________。 【答案】（1）－216 kJ/mol S (s)+O2 (g)==SO2 (g) ΔH=－216 kJ/mol （2）285.8 kJ/mol H2 (g)+ O2 (g)==H2O (l) ΔH=－285.8 kJ/mol 【解析】（1）4 g 硫粉的物质的量为 mol，在 O2 中完全燃烧时放出 27 kJ 的热量，1 mol 硫在 O2 中充分燃 烧时放出的热量为 。（2）H2 的燃烧热为 。 　　例 4 求 C (s) ＋ O2 (g) ＝ CO (g) 　△H1　 …………①　 　　已知：C (s) ＋ O2 (g) ＝ CO2 (g) 　 △H2 ＝ －393.5 kJ·mol－1 …………② 　　　　　CO ( g) ＋ O2 (g) ＝ CO2 (g) 　△H3 ＝ －283.0 kJ·mol－1　…………③ 　　【思路点拨】本题考查盖斯定律的应用，在计算时注意化学方程式中各物质前面系数的处理。 　　【答案】C (s)＋ O2 (g)＝CO (g) ；△H1 ＝－110.5 kJ·mol－1　 　　【解析】　　 　　方法一：(组合法)用已知反应热的热化学方程式相互组合(加、减、乘等)，得到未知反应热的热化学方程式， 则相应的反应热作相同的组合(加、减、乘等数学计算)即为所求的反应热。 　　　　　　如：由②－③整理得① ， 　　　　　　则△H1 ＝ △H2－△H3＝〔(－393.5)－(－283.0)〕＝－110.5 kJ·mol－1 　　　　　　即： C (s)＋ O2 (g) ＝ CO (g)　 　 △H1＝－110.5 kJ·mol－1　 　　方法二：热循环图式法 　　　　　　由热循环图示可知： 　　　　　　H1 ＝ △H2 　－ △H3 1 2 1 2 1 2 1 8 27kJ 1mol 216kJ1 mol8 × = 571.6 kJ / mol 285.8kJ / mol2 =7 　　　　　　　 ＝(－393.5kJ·mol－1)－(－283.0kJ·mol－1) 　　　　　　　 ＝ －110.5　 kJ·mol－1 　 　　　　C (s)＋ O2 (g)＝CO (g) ；△H1 ＝－110.5 kJ·mol－1　 　　【总结升华】盖斯定律的应用，在近几年考试中考查比较频繁。计算过程中特别注意物质状态及系数的处 理。 举一反三： 【变式 1】室温下，将 1 mol 的 CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将 1 mol 的 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O 受热分解的化学方程式为 CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　) A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1ΔH3 　　【答案】B 【解析】根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水温度降低，反应为 CuSO4·5H2O(s)====Cu2+(aq)+SO42- (aq)+5H2O(l)　ΔH1>0，CuSO4(s)溶于水温度升高，反应为 CuSO4(s)====Cu2+(aq)+SO42-(aq)　ΔH20。ΔH20，所以 A 错误；由ΔH1＝ΔH3+ΔH2 可知 B 正确，C、D 错误。 　　【变式 2】在同温同压下，硫燃烧的热化学方程式如下： 　　①S(g)+O2(g)=SO2(l)　△H1=a 　　②S(g)+O2(g)=SO2(g)　△H2=b 　　③S(s)+O2(g)=SO2(g)　△H3=c，则 a、b、c 的大小关系正确的是(　　 ) 　　A. a>b>c 　　　B. a