第一章 第一节 第2课时 热化学方程式 燃烧热.docx
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第一章第一节第2课时热化学方程式燃烧热
第2课时 热化学方程式 燃烧热
[核心素养发展目标] 1.模型认知:
建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型,会正确书写热化学方程式。
2.宏观辨识与微观探析:
在理解反应热的基础上,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。
一、热化学方程式
1.概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2.意义
不仅表示化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
实例:
已知25℃、101kPa下,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1,其表示在25℃、101kPa,2molH2(氢气)与1molO2(氧气)完全反应生成2mol液态水时放出的热量是571.6kJ。
3.热化学方程式的书写方法
(1)写出相应的化学方程式。
热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量,可以是整数或分数。
(2)标注反应的温度和压强。
没有特殊说明是指25℃、101kPa。
不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。
(3)标注各物质聚集状态。
在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:
气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。
化学方程式后面空一格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
(5)计算ΔH的数值。
根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。
ΔH单位是kJ·mol-1。
4.ΔH的单位中“mol-1”的含义
对一个化学反应,ΔH的单位中“mol-1”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔反应”。
因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
(1)25℃、101kPa时,0.5molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445.15kJ的热量。
判断下列几个热化学方程式的正误,错误的指出错误的原因。
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-445.15kJ·mol-1( )
②2CH4(g)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890.3kJ·mol-1( )
③CH4+2O2===CO2+H2O ΔH=-890.3kJ·mol-1( )
④CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1( )
⑤
CH4(g)+O2(g)===
CO2(g)+H2O(l) ΔH=-445.15kJ·mol-1( )
(2)若H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6kJ·mol-1,则2HCl(g)====H2(g)+Cl2(g) ΔH=+184.6kJ·mol-1( )
(3)一个化学反应的热化学方程式只有一个( )
答案
(1)①× 反应热的数值与方程式中的化学计量数不对应 ②× CH4燃烧为放热反应,ΔH<0且反应热的数值与方程式计量数不对应 ③× 未注明反应物和生成物的状态 ④√ ⑤√
(2)√ (3)×
热化学方程式正误判断的方法
1.比较①②两个方程式:
①H2+Cl2
2HCl
②25℃,101kPa:
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6kJ·mol-1
(1)属于热化学方程式的是(填序号)。
(2)热化学方程式与化学方程式相比较,不同之处为
。
(3)热化学方程式中注明物质聚集状态的原因
。
答案
(1)②
(2)①指明了反应时的温度和压强;②在化学方程式右边注明ΔH的“+”“-”及数值和单位;③所有反应物和生成物都用括号注明它们在反应时的状态
(3)因为物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也均不同
2.下面是25℃、101kPa下的四个热化学方程式:
①H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1
②H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
④H2O(g)===H2(g)+
O2(g) ΔH=+241.8kJ·mol-1
对比分析回答下列问题:
(1)①②相比,反应热(焓变)数值不同的原因是。
(2)②③相比,若化学方程式的化学计量数扩大一倍,则反应热。
(3)①④相比,可得出的结论是正、逆反应的焓变数值,符号。
答案
(1)产物中水的状态不同
(2)数值扩大一倍,符号不变 (3)相同 相反
3.根据所给信息完成下列热化学方程式,并回答有关问题:
(1)已知1molC(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ热量,请写出该反应的热化学方程式:
。
(2)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67kJ的热量,其热化学方程式为:
。
(3)25℃、101kPa下,强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O(l)时,放出57.3kJ的热量,其热化学方程式可表示为:
。
(4)已知:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1,请写出1molNH3分解对应的热化学方程式:
。
若1molN2(g)和3molH2(g)在一定条件下发生反应,放出的热量92kJ(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。
答案
(1)C(石墨,s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1
(2)NH3(g)+
O2(g)===NO(g)+
H2O(g) ΔH=-226.7kJ·mol-1
(3)H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
(4)NH3(g)
N2(g)+
H2(g) ΔH=+46kJ·mol-1 小于 由于该反应是可逆反应,不能进行完全,放出的热量小于92kJ
解析
(1)化学式相同的同素异形体除需标明状态外还需标明其名称(因为结构不同,具有的能量不同),如金刚石应表示为“C(金刚石,s)”。
(2)1.7gNH3的物质的量为0.1mol,则1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。
那么相应的热化学方程式为NH3(g)+
O2(g)===NO(g)+
H2O(g) ΔH=-226.7kJ·mol-1。
(4)该题注意正、逆反应焓变符号及化学计量数与ΔH的对应。
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。
若1molN2和3molH2在一定条件下反应,由于该反应是可逆反应,不能进行完全,放出的热量小于92kJ。
书写热化学方程式的注意点
(1)需注明环境的温度和压强(25℃、101kPa,可不注明)。
(2)应注明反应物和生成物的状态。
(3)对于相同的反应,当化学计量数不同时,其ΔH不同。
(4)注意可逆反应的热效应
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。
若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
二、燃烧热
1.概念
(1)概念:
在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(2)要求:
①1mol燃料;②完全燃烧;③生成指定产物。
如:
C元素→CO2(g) H元素→H2O(l)
S元素→SO2(g) N元素→N2(g)
2.单位:
kJ·mol-1或kJ/mol。
3.意义
甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1,或ΔH=-890.3kJ·mol-1,它表示25℃、101kPa时,1mol甲烷完全燃烧生成1molCO2(g)和2molH2O(l)时放出890.3kJ的热量。
4.表示燃烧热的热化学方程式的书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。
例如:
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
5.燃烧热的热化学方程式正误判断
“一看”可燃物的化学计量数是否为1。
“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。
“三看”ΔH是否为“-”及单位是否正确。
(1)在101kPa下,1mol纯物质完全燃烧所放出的热量就是其燃烧热( )
(2)1molH2完全燃烧生成1mol水蒸气时放出的热量为H2的燃烧热( )
(3)表示燃烧热的热化学方程式可以有无数个( )
(4)燃烧热的数值与参与反应的可燃物的物质的量成正比( )
(5)所有物质的燃烧热其ΔH均小于0( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√
1.下列热化学方程式中能表示可燃物燃烧热的是( )
A.CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484.0kJ·mol-1
答案 A
解析 表示燃烧热的热化学方程式要求1mol纯物质完全燃烧,生成指定产物。
符合要求的只有A项。
2.(2019·威海高二检测)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
B.燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)+
O2(g)====CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9kJ·mol-1,则CH3OH(g)的燃烧热为192.9kJ·mol-1
C.已知2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6kJ·mol-1,则H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol-1
D.葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol-1,则
C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=
-1400kJ·mol-1
答案 D
解析 A项中H2SO4与Ba(OH)2反应除有H+与OH-反应放热外,生成BaSO4沉淀亦放热,故ΔH<2×(-57.3)kJ·mol-1;B项中甲醇未完全生成稳定的氧化物,H元素应生成H2O(l);C项可表示为H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=-285.8kJ·mol-1,而水为气态,所以不是H2的燃烧热;D项燃烧热是指1mol葡萄糖完全燃烧放出的热量,热化学方程式中C6H12O6(s)的化学计量数为
,则ΔH=-1400kJ·mol-1。
3.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1的反应热是,H2的燃烧热是;H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1的反应热是,燃烧热是,如此可知反应热的数值与化学计量数,燃烧热的数值与化学计量数。
答案 -571.6kJ·mol-1 285.8kJ·mol-1 -285.8kJ·mol-1 285.8kJ·mol-1 有关 无关
反应热、燃烧热
反应热
燃烧热
能量的变化
放热或吸热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;吸热时,ΔH>0
ΔH<0
反应物的量
不限
1mol纯物质
生成物
无要求
指定产物
热化学方程式
有无数个
唯一
随堂演练 知识落实
1.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=+393.5kJ·mol-1
B.2SO2+O2===2SO3 ΔH=-196.6kJ·mol-1
C.H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-571.6kJ·mol-1
答案 C
2.(2020·西安高新一中期中)已知在25℃、101kPa下,1gC8H18(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4kJ热量。
表示该反应的热化学方程式正确的是( )
A.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-48.4kJ·mol-1
B.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5517.6kJ·mol-1
C.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=+5517.6kJ·mol-1
D.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-48.4kJ·mol-1
答案 B
解析 C8H18(辛烷)的摩尔质量为114g·mol-1,所以1molC8H18(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出5517.6kJ热量。
3.下列各组物质的燃烧热相等的是( )
A.碳和一氧化碳
B.淀粉和纤维素
C.1mol碳和3mol碳
D.3molC2H2和1molC6H6
答案 C
解析 燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
物质不同,其燃烧热不相等,A、B、D项错误;燃烧热是物质的性质,与可燃物的用量多少无关,可燃物相同,则燃烧热相等,C项正确。
4.下列关于热化学方程式的描述或结论正确的是( )
选项
已知热化学方程式
有关描述或结论
A
3O2(g)===2O3(g) ΔH=+242.6kJ·mol-1
氧气的能量比臭氧的高
B
C3H8(g)===C2H4(g)+CH4(g) ΔH>0
丙烷比乙烯稳定
C
NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
ΔH=-57.3kJ·mol-1
含10.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出的热量约为14.3kJ
D
①2C(石墨,s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1;
②2C(石墨,s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2
ΔH1>ΔH2
答案 C
解析 由给出的热化学方程式可知,该反应为吸热反应,故臭氧的能量比氧气的高,A项错误;丙烷吸收能量,分解为乙烯和甲烷两种物质,无法比较反应物与生成物之一的稳定性,B项错误;由已知热化学方程式可知1molNaOH与HCl完全反应放出57.3kJ热量,故含10.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应放出的热量约为14.3kJ,C项正确;ΔH1、ΔH2均小于0,燃烧越充分放出的热量越多,ΔH越小,故ΔH1<ΔH2,D项错误。
5.根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)已知1molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157kJ热量,请写出该反应的热化学方程式:
。
(2)11.2L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体,放出91.5kJ热量,其热化学方程式为:
。
(3)已知4.4gCO2气体与足量H2经催化生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的热量,其热化学方程式为:
。
答案
(1)Cu(s)+
O2(g)===CuO(s) ΔH=-157kJ·mol-1
(2)H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183kJ·mol-1
(3)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ·mol-1
题组一 热化学方程式的概念及意义
1.下列说法正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ
答案 C
解析 热化学方程式还应注明各物质的聚集状态,A项错误;放热反应有时在点燃或加热时才能发生,B项错误;ΔH的单位应为kJ·mol-1,D项错误。
2.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1,则下列关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)的ΔH的说法中正确的是( )
A.方程式中的化学计量数表示分子数
B.该反应的ΔH大于零
C.该反应的ΔH=-571.6kJ·mol-1
D.该反应可表示36g水分解时的热效应
答案 B
解析 在书写热化学方程式时,若反应物和生成物对换,则ΔH的符号相反,数值不变,故B项正确,C项不正确;D项未注明水为液态。
题组二 热化学方程式正误判断
3.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2SO2+O22SO3 ΔH=-196.6kJ·mol-1
B.H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ
D.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=+393.5kJ·mol-1
答案 B
解析 A项中反应物和生成物都未标明聚集状态;C项中ΔH的单位不正确;D项中为放热反应,ΔH符号应为“-”。
4.实验测得:
101kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ的热量;1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3kJ的热量。
下列热化学方程式的书写正确的是( )
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
A.仅有①B.仅有②④
C.仅有②D.全部符合要求
答案 B
解析 解答本题时要注意:
(1)产物的状态;
(2)ΔH的数值要与热化学方程式中物质的化学计量数保持一定比例关系;(3)ΔH的符号,吸热反应为“+”,放热反应为“-”。
本题中②④正确。
题组三 中和反应的热化学方程式
5.(2020·长春期中)下列有关H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1的说法正确的是( )
A.代表所有的酸碱中和反应
B.反应物一定是强酸与强碱
C.强酸与强碱的中和反应的热化学方程式都可以这样表示
D.表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1mol液态水时放出57.3kJ热量
答案 D
解析 弱酸与弱碱在溶液中主要以分子形式存在,由于电离吸热,生成1mol液态水时放出的热量小于57.3kJ,A项错误;该热化学方程式表示的反应不一定是强酸与强碱的反应,也可以是硫酸氢钠与氢氧化钠的反应,故B项错误;该热化学方程式不能表示强酸与强碱生成难溶盐的反应,如硫酸与氢氧化钡的反应,故C项错误;H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1mol液态水时放出57.3kJ热量,故D项正确。
6.含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7kJ的热量,表示该反应的热化学方程式是( )
A.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+28.7kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-28.7kJ·mol-1
C.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.4kJ·mol-1
D.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ·mol-1
答案 D
解析 含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7kJ的热量,则含1molNaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出57.4kJ的热量。
A项,焓变的符号应为“-”、数值与化学计量数不对应,错误;B项,焓变的数值与化学计量数不对应,错误;C项,焓变的符号应为“-”,错误。
7.已知:
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH1=-57.3kJ·mol-1,
H2SO4(浓,aq)+NaOH(aq)===
Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2=mkJ·mol-1。
下列说法正确的是( )
A.上述热化学方程式中的化学计量数表示物质的量
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH2=-57.3kJ·mol-1
D.|ΔH1|>|ΔH2|
答案 A
解析 A项,热化学方程式中的化学计量数表示物质的量,正确;B项,浓硫酸溶于水放热,故含
molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液反应时,放出的热量大于57.3kJ,由于ΔH为负值,所以ΔH1>ΔH2,B、C、D项错误。
题组四 燃烧热及其热化学方程式
8.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.1mol可燃物发生氧化还原反应所放出的热量就是其燃烧热
C.101kPa时,1molH2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:
9.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.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+763.3kJ·mol-1
B.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-763.3kJ·mol-1
C.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-675.3kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1526.6kJ·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1mol可燃物为标准,其他物质的化学计量数可为分数,且生成物应为指定产物。
题组五 燃烧热的相关计算
10.油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应:
C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l)
已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ,油酸甘油酯的燃烧热约为( )
A.3.8×104kJ·mol-1B.-3.8×104kJ·mol-1
C.3.4×104kJ·mol-1D.-3.4×104kJ·mol-1
答案 C
解
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- 第一章 第一节 第2课时 热化学方程式 燃烧热 课时 热化学 方程式